2020江苏高考物理二轮讲义:专题一第2讲 力与物体的直线运动 Word版含解析.doc
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1、第2讲力与物体的直线运动真题再现(2018高考江苏卷)从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是()解析:选A.设小球抛出瞬间的速度大小为v0,抛出后,某时刻t小球的速度vv0gt,故小球的动能Ekmv2m(v0gt)2,结合数学知识知,选项A正确.考情分析命题研究分析近几年的考题可以看出,高考命题突出对运动图象的理解、牛顿第二定律的应用等知识的考查,另外主要从匀变速直线运动规律的应用能力、应用图象分析物体运动规律的能力、牛顿第二定律在力学运动中以及在系统问题、多阶段问题中的应用能力等方面进行命题此部分仍是高考必考题,在今后备
2、考中尤其要注重对运动图象的分析匀变速直线运动规律的应用【高分快攻】1匀变速直线运动问题常用的六种解题方法2追及问题的解题思路和技巧(1)解题思路(2)解题技巧紧抓“一图三式”,即过程示意图、时间关系式、速度关系式和位移关系式审题应抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等,往往对应一个临界状态,满足相应的临界条件若被追赶的物体做匀减速运动,一定要注意追上前该物体是否已停止运动,另外最后还要注意对解的讨论分析【典题例析】 (多选) (2019镇江模拟)建筑工人常常徒手抛砖块,当砖块上升到最高点时,被楼上的师傅接住用以砌墙,若某次以10 m/s的速度从地面
3、竖直向上抛出一个砖块,楼上的师傅没有接住,g取10 m/s2,空气阻力可以忽略,则()A砖块上升的最大高度为10 mB经2 s砖块回到抛出点C砖块回到抛出点前0.5 s时间内通过的距离为3.75 mD被抛出后上升过程中,砖块做变减速直线运动解析由h得,砖块上升的最大高度h5 m,选项A错误;砖块上升的时间t1 s,上升阶段与下降阶段的时间对称,经2 s砖块回到抛出点,选项B正确;砖块被抛出后经0.5 s上升的高度hv0tgt23.75 m,由于上升阶段与下降阶段的时间、位移具有对称性,所以砖块回到抛出点前0.5 s时间内通过的距离为3.75 m,选项C正确;砖块被抛出后加速度不变,故上升过程砖
4、块做匀减速直线运动,选项D错误答案BC【题组突破】角度1解决直线运动方法的灵活运用1如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8 m设有一个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别为5 s和2 s关卡刚放行时,一同学立即在关卡1处以加速度2 m/s2由静止加速到2 m/s,然后匀速向前,则最先挡住他前进的关卡是()A关卡2B关卡3C关卡4 D关卡5解析:选C.该同学加速到2 m/s时所用时间为t1,由v1at1,得t11 s,通过的位移x1at1 m,然后匀速前进的位移x2v1(tt1)8 m,因x1x29 m8 m,即这位同学已通过关卡2,距该关卡1 m,当关卡关闭t22 s时,此同学
5、在关卡2、3之间通过了x3v1t24 m的位移,接着关卡放行t 5 s,同学通过的位移x4v1t10 m,此时距离关卡4为x516 m(1410) m1 m,关卡关闭2 s,经过t30.5 s后关卡4最先挡住他前进角度2追及、相遇问题2一题多解(2019南通模拟)在水平轨道上有两列火车A和B相距x,A车在后面做初速度为v0、加速度大小为2a的匀减速直线运动,而B车同时做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动,两车运动方向相同要使两车不相撞,求A车的初速度v0满足什么条件解析:两车不相撞的临界条件是,A车追上B车时其速度与B车相等设A、B两车从相距x到A车追上B车时,A车的位移为xA、末速度为v
6、A、所用时间为t;B车的位移为xB、末速度为vB,运动过程如图所示,现用如下四种方法解答:法一(临界法):利用位移公式、速度公式求解,对A车有xAv0t(2a)t2,vAv0(2a)t对B车有xBat2,vBat两车位移关系有xxAxB追上时,两车不相撞的临界条件是vAvB联立以上各式解得v0故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0.法二(函数法):利用判别式求解,由法一可知xAxxB,即v0t(2a)t2xat2整理得3at22v0t2x0这是一个关于时间t的一元二次方程,当根的判别式(2v0)243a2x0时,两车刚好不相撞,所以要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v
7、0.法三(图象法):利用vt图象求解,先作A、B两车的vt图象,如图所示,设经过t时间两车刚好不相撞,则对A车有vAvv02at对B车有vBvat以上两式联立解得t经t时间两车发生的位移之差为原来两车间距离x,它可用图中的阴影面积表示,由图象可知xv0tv0所以要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0.法四(相对运动法):巧选参考系求解以B车为参考系,A车的初速度为v0,加速度为a2aa3a.A车追上B车且刚好不相撞的条件是:v0,这一过程A车相对于B车的位移为x,由运动学公式 v2v2ax得:02v2(3a)x所以v0.故要使两车不相撞,A车的初速度v0应满足的条件是v0.答案:v
8、0命题角度解决方法易错辨析匀变速直线运动规律的应用推论法、比例法、逆向思维法等找准运动过程中的转折点追及、相遇问题挖掘隐含条件,如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等,对应两者速度相等这样一个转折点若被追赶的物体做匀减速运动,一定要注意追上该物体前它是否已停止运动,另外最后还要注意对解的讨论分析牛顿运动定律的应用【高分快攻】1动力学的两类基本问题的处理思路2瞬时加速度的求解(1)两类模型刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要一段时间,在瞬
9、时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变(2)求解瞬时加速度的一般思路【典题例析】 (2019高考全国卷)一质量为m2 000 kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶行驶过程中,司机忽然发现前方100 m处有一警示牌,立即刹车刹车过程中,汽车所受阻力大小随时间的变化可简化为图(a)中的图线图(a)中,0t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持匀速行驶),t10.8 s;t1t2时间段为刹车系统的启动时间,t21.3 s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止已知从t2时刻开始,汽车第1 s内的位移为24 m,第4 s内的位移为
10、1 m.(1)在图(b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的vt图线;(2)求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小;(3)求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1t2时间内汽车克服阻力做的功;从司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离约为多少(以t1t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)?解析(1)vt图象如图所示(2)设刹车前汽车匀速行驶时的速度大小为v1,则t1时刻的速度也为v1;t2时刻的速度为v2.在t2时刻后汽车做匀减速运动,设其加速度大小为a.取t1 s设汽车在t2(n1)tt2nt内的位移为sn,n1,2,3.若汽车在t23tt24t时
11、间内未停止,设它在t23t时刻的速度为v3,在t24t时刻的速度为v4,由运动学公式有s1s43a(t)2s1v2ta(t)2v4v24at联立式,代入已知数据解得v4 m/s这说明在t24t时刻前,汽车已经停止因此,式不成立由于在t23tt24t内汽车停止,由运动学公式v3v23at2as4v联立式,代入已知数据解得a8 m/s2,v228 m/s或者a m/s2,v229.76 m/s但式情形下,v30,不合题意,舍去(3)设汽车的刹车系统稳定工作时,汽车所受阻力的大小为f1.由牛顿第二定律有f1ma在t1t2时间内,阻力对汽车冲量的大小为If1(t2t1)由动量定理有Imv1mv2由动能
12、定理,在t1t2时间内,汽车克服阻力做的功为Wmvmv联立式,代入已知数据解得v130 m/sW1.16105 J从司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离s约为sv1t1(v1v2)(t2t1)联立式,代入已知数据解得s87.5 m答案(1)见解析图(2)28 m/s8 m/s2(3)30 m/s1.16105 J87.5 m【题组突破】角度1瞬时加速度问题1如图所示,两个质量均为m的小球A、B用细绳相连,小球A与一个轻弹簧相连,弹簧另一端固定在竖直墙上,小球用一根细线连在天花板上,开始时,两小球都静止不动,这时细线与水平方向的夹角是45,弹簧水平,重力加速度为g,现突然把细线剪断在剪断线的
13、瞬间,小球A的加速度大小是()A2gB.gC2g Dg解析:选B.细线剪断前,小球A受到4个力作用,重力、弹簧的弹力、细线的拉力和细绳的拉力,由力的平衡条件,可知:弹簧的弹力F2mg,剪断细线的瞬间,小球A只受弹簧的弹力和重力,此时弹簧的弹力还是F2mg,所以此时A球的合力FAmg,由牛顿第二定律可知,在剪断线的瞬间,小球A的加速度大小ag,故B正确,A、C、D错误角度2多过程动力学问题2(2019宿迁质检)如图所示,质量分别为0.5 kg、0.2 kg的弹性小球A、B穿过一绕过定滑轮的轻绳,绳子末端与地面距离为0.8 m,小球距离绳子末端6.5 m,小球A、B与轻绳间的滑动摩擦力都为自身重力
14、的,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力现由静止同时释放A、B两个小球,不计绳子质量,忽略与定滑轮相关的摩擦力,g10 m/s2.(1)求释放A、B两个小球后,A、B各自加速度大小;(2)小球B从开始释放经多长时间落到地面?解析:(1)由题意知 B 与轻绳间的滑动摩擦力 fBkmBg1.0 N,而 A 与轻绳间的滑动摩擦力fAkmAg2.5 N.即 fBfA.所以为保证 A、B 对轻绳的力相同,只能A受静摩擦力作用,且大小与 fB相同对B有mBgkmBgmBaB解得aB5 m/s2对 A 有mAgkmBgmAaA解得aA8 m/s2.(2)设经历时间t1小球 B 脱离绳子,此时小球 B 下落高度为hB
15、,获得速度为vB,依题意有aAtaBt6.5 m解得t11 s此时B下落 hBaBt2.5 m小球B离开绳时的速度为 vBaBt15 m/s小球B脱离绳子后在重力作用下匀加速下落,设此时距地面高度为H,再经时间t2落地有H6.5 m0.8 m2.5 m4.8 mHvBt2gt 解得t20.6 s故B从开始释放到落地共经历时间tt1t21.6 s.答案:(1)8 m/s25 m/s2(2)1.6 s命题角度解决方法易错辨析超、失重现象分析牛顿第二定律明确加速度方向来确定超、失重状态瞬时加速度的求解力渐变和突变的分析在绳或杆上的力可以发生突变,而弹簧上的力只能渐变动力学的运动图象问题【高分快攻】x
16、t图象图象斜率的大小表示物体运动速度的大小,斜率的正负表示速度的方向vt图象(1)某一点代表此时刻的瞬时速度,时间轴上方速度方向为正,时间轴下方速度方向为负(2)图象斜率的大小表示物体运动的加速度的大小,斜率的正负表示加速度的方向(3)图象与时间轴围成的面积代表位移,时间轴上方位移为正,时间轴下方位移为负at图象图象与时间轴围成的面积表示物体速度的变化量;加速度恒定表示物体做匀变速运动,否则物体做非匀变速运动三者关系xt图象和vt图象描述的都是直线运动,而at图象描述的不一定是直线运动;在图象转换时,必须明确不同图象间相互联系的物理量,必要时还应根据运动规律写出两个图象所描述的物理量间的函数关
17、系式进行分析和判断【典题例析】 (多选)(2018高考全国卷)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示下列说法正确的是()A在t1时刻两车速度相等B从0到t1时间内,两车走过的路程相等C从t1到t2时间内,两车走过的路程相等D在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等解析xt图象某点的切线斜率表示瞬时速度,A错误;前t1时间内,由于甲、乙的出发点不同,故路程不同,B错误;t1t2时间内,甲、乙的位移和路程都相等,大小都为x2x1,C正确;t1t2时间内,甲的xt图象在某一点的切线与乙的xt图象平行,此时刻两车速度相等,D正确
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