2019年高考物理二轮复习专题01直线运动讲含解析2.pdf

直线运动直线运动 考试大纲 要求 考纲解读 1.参考系、质点 2.位移、速度和加速度 2.匀变速直线运动 及其公式、图象 1.直线运动的有关概念、规律是本章的重点，匀变 速直线运动规律的应用及 vt 图象是本章的难点. 2注意本章内容与生活实例的结合，通过对这些实 例的分析、物理情境的构建、物理过程的认识，建 立起物理模型，再运用相应的规律处理实际问题 3本章规律较多，同一试题往往可以从不同角度分 析，得到正确答案，多练习一题多解，对熟练运用 公式有很大帮助. 纵观近几年高考试题，预测 2019 年物理高考试题还会考： 1、主要是以选择题形式出现，要注意与生活实例的结合，通过对这些实例的分析、物理情境的构建、物理 过程的认识，建立起物理模型，再运用相应的规律处理实际问题。与牛顿运动定律、功与能、电磁学相关 知识一起考查，是考试中的热点。 2、匀变速直线运动的图象在考试中出现的频率很高，主要以选择题为主，但要注意与牛顿运动定律、功与 能、电磁学相关知识结合一起，这样的题有一定的难度。 考向 01 匀变速直线运动规律考向 01 匀变速直线运动规律 1.讲高考1.讲高考 （1）考纲要求 掌握匀变速直线运动的速度公式、位移公式及速度位移公式，并能熟练应用。 掌握并能应用匀变速直线运动的几个推论：平均速度公式、xaT2及初速度为零的匀加速直线运动的 比例关系式 （2）命题规律 主要是以选择题形式出现，要注意与生活实例的结合，通过对这些实例的分析、物理情境的构建、物理过 程的认识，建立起物理模型，再运用相应的规律处理实际问题。与牛顿运动定律、功与能、电磁学相关知 识一起考查，是考试中的热点。 案例 1案例 1如图所示，竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度约为 104m， 升降机运行的最大速度为 8m/s，加速度大小不超过，假定升降机到井口的速度为零，则将矿石从井底 提升到井口的最短时间是 A. 13s B. 16s C. 21s D. 26s 【来源】浙江新高考 2018 年 4 月选考科目物理试题 【答案】 C 【点睛】升降机先做加速运动，后做匀速运动，最后做减速运动，根据速度位移公式和速度时间公式求得 总时间。 案例 2案例 2【2016·全国新课标卷】一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔t内位移为s， 动能变为原来的 9 倍。该质点的加速度为： （ ） ABCD 2 s t 2 3 2 s t 2 4s t 2 8s t 【答案】A 【解析】设初速度为，末速度为，根据题意可得，解得，根据， 1 v 2 v 21 3vv 0+ vvat 可得，解得，代入可得，故 A 正确。 11 3+vvat 1 2 at v 2 s a t 【方法技巧】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉 及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰明了，对给出的物理量所表示的含义 明确，然后选择正确的公式分析解题。 案例 3案例 3【2015·江苏·5】如图所示，某“闯关游戏”的笔直通道上每隔 8m 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 5s 和 2s。关卡刚放行时，一同学立即在关卡 1 处以加速度 2m/s 2由静 止加速到 2m/s，然后匀速向前，则最先挡住他前进的关卡是： （ ） A关卡 2 B关卡 3 C关卡 4 D关卡 5 【答案】C 【名师点睛】本题主要是公式，匀变速直线运动及匀速运动的位移、速度公式，可以分段计算，注意关卡 的开关、闭关时间，找到位移与关卡间距离的关系。 2讲基础2讲基础 （1）匀变速直线运动的规律 基本规律 速度公式：vv0at. 位移公式： 重要推论 位移速度关系式： 物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度， 还等于初、 末时刻速度矢量和的一半， 即 ： 任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量，即：xx2x1x3x2xnxn1aT2. （2）自由落体运动和竖直上抛运动 自由落体运动：速度公式：vgt；位移公式：；速度位移关系式：v 2 2 1 gth ghv2 2 竖直上抛运动：速度公式：vv0gt；位移公式：；速度位移关系式： (4)上升的最大高度v 202g，；(5)上升到最大高度用时： g v H 2 2 0 g v t 0 3讲典例3讲典例 案例 1案例 1某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，发动机产生的最大加速度为a=5m/s2，所需的起飞 速度为v=50m/s，跑道长x=100m。试通过计算判断，飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞？为了使飞机在 开始滑行时就有一定的初速度，航空母舰装有弹射装置。对于该型号的舰载机，弹射系统必须使它具有多 大的初速度v0？ 【答案】 不能靠自身发动机起飞 【解析】 点睛：本题主要考查了匀变速直线运动的速度位移公式，并能灵活运用。 【趁热打铁】【趁热打铁】物体做匀变速直线运动，连续通过两段相邻位移 x1、x2，速度变化量相同均为 v，则物体运 动的加速度为（ ） A B 2 2 21 () () v xx 2 2 21 ()v xx C D 2 21 ()v xx 2 21 () 2() v xx 【答案】 C 【解析】 考点：匀变速直线运动的规律 【名师点睛】此题考查了匀变速直线运动规律的推论；匀变速直线运动中如果相邻两段位移所用时间相等， 则满足： x2x1at2，我们可以利用两个重要推论解决问题。 案例 2案例 2小球每隔 0.2 s 从同一高度抛出，做初速度为 6 m/s 的竖直上抛运动，设它们在空中不相碰第 3 个小球在抛出点以上能遇到的小球数为(取g10 m/s)( ) A6 个 B7 个 C8 个 D9 个 【答案】 B 【解析】 试题分析：小球做竖直上抛运动，从抛出到落地的整个过程是匀变速运动，根据位移时间关系公式，有： ， 代入数据， 有 ：， 解得 ：（舍去） 或， 每隔抛出一个小球， 故第 3 个小球在抛出点以上能遇到的小球数为：，故选项 B 正确。 考点：竖直上抛运动 【名师点睛】小球做竖直上抛运动，先求解出小球运动的总时间，然后判断小球在抛出点以上能遇到的小 球数；本题关键明确第一个小球的运动情况，然后选择恰当的运动学公式列式求解出运动时间，再判断相 遇的小球个数。 【趁热打铁】【趁热打铁】一个滑雪人质量m75 kg，以v02 m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角30°， 在t5 s 的时间内滑下的路程x60 m，求： (1)滑雪人的加速度； (2)t5 s 时滑雪人的速度 【答案】 （1）4m/s2 （2）22m/s 【解析】 4讲方法4讲方法 本部分公式推论多， 但公式间有内在联系， 在掌握基本公式的基础上， 用基本公式推导其他推论可加深记忆， 再通过做一定量的题目去理解、达到灵活应用的程度。 运动学问题的求解一般有多种方法，可从多种解法的对比中进一步明确解题的基本思路和方法，从而提高 解题能力。 （1）解决匀变速直线运动的常用方法： 一般公式法； 一般公式法指速度公式、位移公式及推论三式它们均是矢量式，使用时要注意方向性 平均速度法 逆向思维法 如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动 （2）刹车类问题解决方法 实质是汽车在单方向上的匀减速直线运动问题速度减为零后，加速度消失，汽车停止不动，不再返回， 若初速度为v0，加速度为a，汽车运动时间满足，发生的位移满足。 g v t 0 a v x 2 2 0 5讲易错5讲易错 【题目】【题目】我国某城市某交通路口绿灯即将结束时会持续闪烁 3 s，而后才会变成黄灯，再在 3 s 黄灯提示后 再转为红灯，2013 年 1 月 1 日实施新的交通规定：黄灯亮时车头已经越过停车线的车辆可以继续前行，车 头未越过停车线的若继续前行则视为闯黄灯，属于交通违章行为（本题中的刹车过程均可视为匀减速直线 运动） （1）若某车在黄灯开始闪烁时刹车，要使车在黄灯闪烁的时间内停下来且刹车距离不得大于 18 m，该车刹 车前的行驶速度不能超过多少？ （2）若某车正以的速度驶向路口，此时车距停车线的距离为L=48.75 m，当驾驶员看到绿灯开 始闪烁时， 经短 暂考虑后开始刹车， 该车在红灯刚亮时恰停在停车线以内， 求该车驾驶员所允许的考虑时间。 【答案】 （1）12 m/s （2）0.5 s 【正解】 （1）设在满足题设条件的情况下该车的最大行驶速度为 根据平均速度公式 解得： 考点：匀变速直线运动规律的应用。 【错因】 （1）根据刹车的最大距离，结合匀变速直线运动的平均速度推论公式求出刹车前的最大速度、 （2）汽车在反应时间内做匀速直线运动，抓住匀速运动的位移和匀减速运动的位移之和等于 L，结合平均 速度的推论公式求出汽车驶向路口的最大速度。 考向 02 运动图象及应用考向 02 运动图象及应用 1.讲高考1.讲高考 （1）考纲要求 理解匀变速直线运动的xt图象、vt图象，并会用它们解决问题 （2）命题规律 匀变速直线运动的图象在考试中出现的频率很高，主要以选择题为主，但要注意与牛顿运动定律、功与能、 电磁学相关知识结合一起，这样的题有一定的难度。 案例 1案例 1（多选）甲、乙两汽车同一条平直公路上同向运动，其速度时间图像分别如图中甲、乙两条曲线 所示。已知两车在t2时刻并排行驶，下列说法正确的是（ ） A. 两车在t1时刻也并排行驶 B. t1时刻甲车在后，乙车在前 C. 甲车的加速度大小先增大后减小 D. 乙车的加速度大小先减小后增大 【来源】2018 年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国 II 卷） 【答案】 BD AB，v-t 图像中图像包围的面积代表运动走过的位移，两车在t2时刻并排行驶，利用逆向思维并借助于面 积可知在t1时刻甲车在后，乙车在前，故 A 错误，B 正确； CD、 图像的斜率表示加速度， 所以甲的加速度先减小后增大， 乙的加速度也是先减小后增大， 故 C 错 D 正确 ； 故选 BD 点睛：本题考查了对图像的理解及利用图像解题的能力问题 案例 2案例 2【2016·江苏卷】小球从一定高度处由静止下落，与地面碰撞后回到原高度再次下落，重复上述运 动，取小球的落地点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向，下列速度和位置的关系图象中，能描述该vx 过程的是： （ ） 【答案】A 【方法技巧】本题重在考查匀变速运动的规律及图像，细节在运动的方向上，可由此排除 CD 选项；结合速 度与位移的二次函数关系，可排除 B 选项。排除法是做选择题一个常用的、重要的方法之一。 案例 3案例 3【2015·福建·20】一摩托车由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的v-t图像如图所示， 求： （1）摩托车在 0-20s 这段时间的加速度大小a； （2）摩托车在 0-75s 这段时间的平均速度大小。v 【答案】（1）1.5m/s2 （2）20 m/s 【解析】（1）由图知，在 0-20s 内做匀加速运动，根据，可求加速度a=1.5m/s2； t v a 【名师点睛】 本题主要识图能力，理解v-t图像的含义，利用图像求解加速度与位移、平均速度等 2讲基础2讲基础 （1）xt 图象 物理意义：反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律 斜率的意义：图线上某点切线斜率的大小表示物体速度的大小，斜率正负表示物体速度的方向 （2） vt图象 物理意义：反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律 斜率的意义 ： 图线上某点切线斜率的大小表示物体在该点加速度的大小， 斜率正负表示物体加速度的方向 “面积”的意义 图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的位移的大小；若面积在时间轴的上方，表示位移方向为正；若 此面积在时间轴的下方，表示位移方向为负 xt图象、vt图象都不是物体运动的轨迹，图象中各点的坐标值是x、v与t一一对应 ；xt图象、vt 图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定；无论是xt图象还是vt图象，所描述的运动情况都是直 线运动 3讲典例3讲典例 案例 1案例 1（多选）如图所示的xt图象和vt图象中，给出的四条曲线 1、2、3、4 代表四个不同物体的 运动情况，关于它们的物理意义，下列描述正确的是( ) A图线 1 表示物体做曲线运动 Bxt图象中t1时刻物体 1 的速度大于物体 2 的速度 Cvt图象中 0 至t3时间内物体 4 的平均速度大于物体 3 的平均速度 D两图象中，t2、t4时刻分别表示物体 2、4 开始反向运动 【答案】 BC 【解析】 【名师点睛】x-t 图线与 v-t 图线只能描述直线运动；x-t 的斜率表示物体运动的速度，斜率的正和负分别 表示物体正方向和负方向运动，v-t的斜率表示物体的加速度，图线与时间轴围成的面积等于物体在该段时 间内通过的位移，平均速度等于位移与时间之比，根据相关知识进行解答 【趁热打铁】【趁热打铁】有一物体做直线运动，其速度图象如图所示，那么物体的速度变化率的方向与瞬时速度的方 向相同的时间为( ) A只有 0xB，则不能追上 3讲典例3讲典例 案例 1案例 1云南省彝良县发生特大泥石流，一汽车停在小山坡底，司机突然发现在距坡底 240 m 的山坡处泥石 流以 8 m/s 的初速度、0.4 m/s2的加速度匀加速倾泻而下，假设泥石流到达坡底后速率不变，在水平地面上 做匀速直线运动已知司机的反应时间为 1 s，汽车启动后以 0.5 m/s2的加速度一直做匀加速直线运动试 分析司机能否安全脱离. 【答案】 司机能安全脱险，见解析 【解析】 （1）设泥石流到达坡底的时间为 ，速率为， 则，代入数据得； 【点睛】本题也可以先根据匀加速直线运动位移时间公式，速度时间公式求出泥石流到达坡底的时间和速 度，再求出泥石流水平面上的位移和汽车在水平面上的位移，比较位移大小即可求解 【趁热打铁】【趁热打铁】甲、乙两物体在同一直线上，同时由一位置向同一方向运动，其速度-时间图像如图所示，下 列说法正确的是（ ） A甲作匀加速直线运动，乙作匀速直线运动； B开始阶段乙跑在甲的前面，20s 后乙落在甲的后面 C20s 末乙追上甲，且甲、乙速率相等 D40s 末乙追上甲 【答案】 D 【解析】 考点：v-t 图像 点评：本题考查了对 v-t 图像的理解，通常要掌握的是：v-t 图像的倾斜程度代表加速度，所谓面积代表位 移可知。 案例 2案例 2一辆卡车以=10m/s 的初速度沿直线方向做匀减速直线运动，加速度的大小为 a=2m/s2，在其后 方一辆小汽车以=4m/s 的速度向相同方向做匀速直线运动，小汽车在卡车后方相距 x0=7m 处，从此时开 始计时，求： （1）小汽车追上卡车前，两车间的最大距离 d 是多大？ （2）经过多长时间小汽车追上卡车？ 【答案】 见解析。 【解析】 （1）两车速度相等经历的时间为 t1有：vA=vB-at1， 即：4=10-2t1（1） 汽车与卡车的最远距离 d，有：vB2vA22axB1， 即：102422×2×xB1（2） xA1vAt， 即：xA14×t1（3） 两者间的最大距离为：dx0+xB1xA1， 即：d7m+xB1xA1（4） 以上各式联立解之得：d=16m 点睛：本题考查追击问题，小汽车追上卡车前，当两车的速度相等时两车间的距离最大，这是解答第一问 的关键；而第二问解题的关键则是判断卡车减速到零时汽车是否追上卡车 【趁热打铁】【趁热打铁】如图所示为 A、B 两质点在同一直线上运动的位移时间图象，A 质点的图象为直线，B 质点 的图象为过原点的抛物线，两图象交点 C、D 坐标如图，下列说法正确的是( ) AA、B 相遇一次 Bt1t2时间段内 B 质点的平均速度大于 A 质点匀速运动的速度 C两物体速度相等的时刻一定在 t1t2时间内的中间时刻 DA 在 B 前面且离 B 最远时，B 的位移为 【答案】 C 【解析】 试题分析：图象的交点表示同一时刻到达同一位置，即相遇，故 A 正确；由图可知，0t1时间段内 B 的纵 坐标比 A 的纵坐标大，所以 B 在前 A 在后，t1t2时间段 A 的纵坐标比 B 的纵坐标大，A 在前 B 在后，故 B 错误 ； 位移时间图象斜率表示速度，B 图线的切线斜率不断增大，而且 B 图线是抛物线，有 xkt2，则知 B 做匀加速直线运动，斜率表示速度，斜率相等时刻为 t1t2时间段的中间时刻，故 C 正确。当 AB 速度相等 时，相距最远，此时 A 的位移为，故 D 错误。 考点：x-t 图像 【名师点睛】在位移-时间图象中，倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，斜率表示速度；平均速度等于位 移除以时间图象的交点表示同一时刻到达同一位置，即相遇位移图象并不是物体运动的轨迹。 4讲方法4讲方法 （1）临界条件法 当二者速度相等时，二者相距最远(最近) （2）图象法 画出 xt 图象或 vt 图象，然后利用图象进行分析求解 （3）数学判别式法 设相遇时间为t，根据条件列方程，得到关于t的一元二次方程，用判别式进行讨论，若0，即有两个解， 说明可以相遇两次；若0，说明刚好追上或相遇；若0，说明追不上或不能相遇 5讲易错5讲易错 【题目】【题目】甲、乙两辆汽车在同一直轨道上向右匀速行驶，甲车的速度 v1=16m/s，乙车的速度为 v2=12m/s， 乙在甲前面 L=6m 时，两车同时开始刹车，从此时开始计时，甲车以 a1=2m/s2的加速度刹车，6s 后立即改做 匀速运动，乙车刹车的加速度为 a2=1m/s2从两车刹车开始计时，下列关于甲车第一次追上乙车的时间 t1、 两车相遇的次数 n、两车速度相等时的时间 t2的说法正确的是（ ） A3s、3 次、8s B3s、2 次、6s C2s、3 次、8s D2s、2 次、6s 【答案】 C 【正解】 甲车减速时间恰好为 6s，即在甲车减速阶段，相遇两次， 第一次 t1=2s，第二次 t2=6s， 此时甲车的速度为：v1=v1a1t2=4m/s， 乙车的速度为：v2=v2a2t2=6m/s， 【错因】 假设经过时间 t，两车相遇，并且两车均做匀减速运动，列出位移关系式，解出时间，讨论结果列位移关 系方程，求解时间的可能数值，结合实际运动情境分析求解可能的相遇次数