高考物理二轮复习第2讲力与直线运动课件

12/8/2021
2.(多选)如图所示,框架甲通过细绳固定于天花板上,小球乙、丙通过轻弹簧 连接,小球乙通过另一细绳与甲连接,甲、乙、丙三者均处于静止状态,甲、 乙、丙质量分别为m、2m、3m,重力加速度为g。则将甲与天花板间细绳剪 断瞬时,下列说法正确的是 ( ) a丙=0 a甲=g a甲=2g D.甲、乙间细绳张力大小为mg
立即消失,不需要形变恢复时间
量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时
性问题中,其弹力的大小通常可以看成保持不变
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视角1 牛顿第二定律的瞬时性问题
1.(多选)光滑斜面上,当系统静止时,挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面 平行,A、B质量相等。在突然撤去挡板的瞬间 ( ) A.两图中两球加速度均为g sin θ B.两图中A球的加速度均为零 C.图甲中B球的加速度为2g sin θ D.图乙中B球的加速度为g sin θ
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答案 D 匀速下降过程,动能不变,重力势能减少,所以机械能不守恒,选项A 错误;减速下降时加速度向上,所以携带的检测仪器处于超重状态,选项B错 误;合外力做功等于动能改变量,选项C错误;火箭着地时,火箭对地的作用力 大于自身的重力,选项D正确。
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4.(2018江西名校联考)如图甲所示,在某部电梯的顶部安装一个能够显示拉 力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一质量为m的小 球。若该电梯在竖直方向行驶时突然停止,传感器显示弹簧弹力大小F随时 间t变化的图像如图乙所示,g为重力加速度,则 ( )
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视角3 运动图像问题 5.(2018河南三门峡检测)在平直公路上行驶的a车和b车,其位移-时间图像分 别为图中直线a和曲线b,由图可知 ( )
A.b车运动方向始终不变
B.在t1时刻a车的位移大于b车
C.t1到t2时间内a车的平均速度小于b车 D.t1到t2时间内某时刻两车的速度相同
a-t图像
初加速度
与t轴所 围面积
位移 速度变化
匀速直线运动 倾斜的直线 与时间轴平 行的直线
特例 匀变速直线运动 抛物线 倾斜的直线
与时间轴平 行的直线
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视角1 运动学公式的应用
v0=20 m/s的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力),当小 球速度大小为10 m/s时,以下判断不正确的是(g取10 m/s2) ( ) A.小球在这段时间内的平均速度大小可能为15 m/s,方向向上 B.小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s,方向向下 C.小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s,方向向上 D.小球的位移大小一定是15 m
错误、C正确。由于末速度大小为10
m/s时,小球距起点的位移大小x=
v
2 0
v
2
2g
=15 m,D正确。
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2.在娱乐节目《幸运向前冲》中,有一个关口是跑步跨栏机,它的设置是让挑 战者通过一段平台,再冲上反向移动的跑步机皮带并通过跨栏,冲到这一关的 终点。现有一套跑步跨栏装置,平台长L1=4 m,跑步机皮带长L2=32 m,跑步机 上方设置了一个跨栏(不随皮带移动),跨栏到平台末端的距离L3=10 m,且皮带 以v0=1 m/s的恒定速率转动,一位挑战者在平台起点从静止开始以a1=2 m/s2的 加速度通过平台冲上跑步机,之后以a2=1 m/s2的加速度在跑步机上往前冲,在 跨栏时不慎跌倒,经过2 s爬起(假设从摔倒至爬起的过程中挑战者与皮带始 终相对静止),然后又保持原来的加速度a2,在跑步机上顺利通过剩余的路程, 求挑战者全程所需要的时间。
等,则有:
乙车紧急刹车的加速度大小为a2=0.5g=5 m/s2
由v1=v2得v0-a1(t2+t0)=v0-a2t2,解得t2=2.0 s
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此过程中乙的位移x乙=v0t0+v0t2-
1 2
at 222 =15 m
甲的位移x甲=v0(t0+t2)-
1 2
a1(t0+t2)2=12.5 m
x=v0t=1×2 m=2 m(向左)
取地面为参考系,则挑战者爬起向左减速过程有:v0=a2t3 解得t3=1 s
对地位移为x1=
1 2
at 322 =0.5 m(向左)
挑战者向右加速冲刺过程有:x+x1+L2-L3=
1 2
at 242
解得t4=7 s
挑战者通过全程所需要的总时间为
t总=1t21/8+/2t022+1 t+t3+t4=14 s
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方法技巧 应用图像时的常见误区及提醒 (1)v-t图像、x-t图像不是物体运动轨迹,均反映物体直线运动的规律。 (2)在v-t图像中误将交点认为此时相遇。 (3)图像与动力学相结合的题目中不能正确地将图像信息和运动过程相结 合。
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考点2 牛顿运动定律的基本应用
1.牛顿第二定律的“四性”
方法技巧 处理匀变速直线运动的四种方法 (1)基本公式法:应用三个基本公式求解。 (2)推论法:应用中间时刻速度、中间位置速度、位移差公式等推论求解。 (3)比例法:根据初速度为零的匀变速直线运动的比例关系式求解。 (4)逆向思维法:匀减速直线运动到速度为零的过程,可认为是初速度为零的 反向匀加速直线运动。
3m
得T'=mg,则D正确。
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方法技巧 弹簧(或橡皮绳)恢复形变需要时间,在瞬时问题中可以认为其弹力不变,即弹 力不能突变。而细绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力,若剪断(或脱 离),弹力立即消失,即弹力可突变。
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视角2 失重和超重问题 3.火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示,火箭在返回地面前的某 段运动,可看成先匀速后减速的直线运动,最后撞落在地面上。不计火箭质量 的变化,则 ( ) A.火箭在匀速下降过程中,机械能守恒 B.火箭在减速下降过程中,携带的检测仪器处于失重状态 C.火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的 变化 D.火箭着地时,火箭对地的作用力大于自身的重力
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4.为了保障市民出行安全,减少交通事故,交管部门强行推出了“电子眼”,此 后机动车闯红灯大幅度减少。现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀 速行驶,甲车在前,乙车在后,它们行驶的速度均为10 m/s。当两车快要到十字 路口时,甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯,于是紧急刹车(反应时间忽略不 计),乙车司机为了避免与甲车相撞也紧急刹车,但乙车司机反应较慢(反应时 间为0.5 s)。已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4,乙车紧急刹车时制动 力为车重的0.5,g取10 m/s2。问: (1)若甲司机看到黄灯时车头距警戒线15 m,他采取上述措施能否避免闯红灯; (2)为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,甲、乙两车行驶过程中至少应保持 多大距离。
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第2讲 力与直线运动
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总纲目录
考点1 匀变速直线运动的规律 考点2 牛顿运动定律的基本应用
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考点1 匀变速直线运动的规律
1.匀变速直线运动的“四类公式”
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2.“三类”运动图像
斜率
纵截距
x-t图像 v-t图像
速度 加速度
初位置 初速度
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答案
AC
A车在匀加速直线运动过程中的位移xA1=
1 2
atA1 2 =180 m,此过程中
B车的位移xB1=vBt1=240 m>xA1,故A车在加速过程中没有与B车相遇,选项A正
确;之后因vA=aAt1=12 m/s>vB,故A车一定能追上B车,相遇之后不能再次相
遇,A、B相遇时的速度一定不相同,选项C正确,B、D错误。
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答案 D b图线的斜率先为正值,然后为负值,知b车的运动方向发生变化,故 A错误。在t1时刻,两车的位移相等,故B错误。t1到t2时间内,两车的位移相同, 时间相同,则平均速度相同,故C错误。t1到t2时间内,b图线的斜率在某时刻与a 图线斜率相同,则该时刻两车的速度相同,故D正确。
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答案 (1)能 (2)2.5 m
解析 (1)甲车紧急刹车的加速度大小为a1=0.4g=4 m/s2
甲车停下来所需时间t1=
v a
0 1
=2.5 s
甲车滑行距离s=
v
2 0
=12.5 m
2 a1
由于12.5 m<15 m,所以甲车能避免闯红灯
(2)设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离s0,在乙车刹车t2时刻两车速度相
所以两车安全距离至少为s0=x乙-x甲=2.5 m
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方法技巧 追及问题的一个条件和两个关系 (1)一个临界条件:速度相等,它往往是能否追上、物体间距离最大或最小的 临界条件,也是分析判断问题的切入点。 (2)两个等量关系:时间关系和位移关系,通过画草图找出两物体运动的时间 关系和位移关系是解题的突破口。
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答案 14 s
解析
挑战者匀加速通过平台:L1=
1 2
at 112
通过平台的时间:t1=
2 L=1 2 s
a1
冲上跑步机的初速度:v1=a1t1=4 m/s
冲上跑步机至跨栏:L3=v1t2+ 1
2
at 222
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解得t2=2 s,t2'=-10 s(舍去)
摔倒至爬起随跑步机移动距离:
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答案 B 小球竖直上抛,做匀变速直线运动,平均速度可以用匀变速直线运
动的平均速度公式v =v 0 来v 求,规定向上为正方向,当小球的末速度为10 m/s
2
向上时,v=10 m/s,用公式求得平均速度为15 m/s,方向向上,A正确;当小球的末
速度为10 m/s向下时,v=-10 m/s,用公式求得平均速度为5 m/s,方向向上,选项B
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6.甲、乙两车同时从同一地点沿着平直的公路前进,它们运动的v-t图像如图 所示,下列说法正确的是 ( ) t=40 s时再次并排行驶 B.甲车减速过程的加速度大小为0.5 m/s2 C.两车再次并排行驶之前,t=30 s时两车相距最远 D.两车之间的距离先增大,再变小,最后不变
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答案 ACD 甲与天花板间细绳剪断前,对丙分析知弹簧的弹力FT=3mg,以 乙和丙整体为研究对象可知甲与乙间细绳拉力T=5mg,以甲、乙和丙整体为 研究对象可知甲与天花板间细绳的拉力F=6mg。剪断甲与天花板间细绳瞬 间,弹簧的弹力不变,丙的受力不变,由牛顿第二定律,丙的加速度为零,选项A 正确;对甲和乙分析可知,两者整体的合力为F=6mg,方向向下,由牛顿第二定 律可知a甲=a乙= 6 m g=2g,则B错误,C正确;对乙受力分析知FT+2mg-T'=2ma乙,可
矢量性 瞬时性 同体性 独立性
公式F=ma是矢量式,F与a方向相同 力与加速度同时产生,同时变化 F=ma中,F、m、a对应同一物体
分力产生的加速度相互独立,与其他加速度无关
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刚性绳(或接触面)
弹簧(或橡皮绳)
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 两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变
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视角2 追及、相遇问题 3.(多选)汽车A在红绿灯前停住,绿灯亮起时启动,以0.4 m/s2的加速度做匀加 速直线运动,30 s后以该时刻的速度做匀速直线运动,设在绿灯亮的同时,汽车 B以8 m/s的速度从A车旁边驶过,且一直以此速度做匀速直线运动,运动方向 与A车相同,则从绿灯亮时开始 ( ) A.A车在加速过程中不能与B车相遇 B.A、B两车相遇时速度相同 A车做匀速运动 D.A车追上B车后,两车可能再次相遇
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答案 CD 撤去挡板前,对整体分析,挡板对B球的弹力大小为2mg sin θ,因弹 簧弹力不能突变,而杆的弹力会突变,所以撤去挡板瞬间,图甲中A球所受合力 为零,加速度为零,B球所受合力为2mg sin θ,加速度为2g sin θ;图乙中杆的弹力 突变为零,A、B球所受合力均为mg sin θ,加速度均为g sin θ,故C、D正确,A、 B错误。
答案 B t=40 s时,甲车的位移为 2 0 ×530 m+5×10 m=425 m,乙车的位移为
2
10×40 m=400 m,甲车在乙车前面,A错误;甲车做减速运动的加速度大小为a= 2 0 m5 /s2=0.5 m/s2,B正确;在两车再次并排行驶之前,t=20 s时,两车相距最远,
30
C错误;两车距离先增大,再变小,最后又变大,D错误。