2014届高考物理复习方案二轮权威课件(广东省专用)：第2讲 力与直线运动

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第2讲
力与直线运动
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考点二 动力学中的图像问题 关注图像反映的相关物理意义，如： (1)坐标轴反映物体的哪两个物理量间的运动规律； (2)明确图像中各点坐标的物理意义和任一点的状 态； (3)明确图像截距的物理意义； (4)明确图像斜率的物理意义； (5)明确v－t图像面积的意义．
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(3)逆向思维法：将匀减速直线运动转换成初速度为零的匀加速直线运 动进行处理．如竖直上抛运动上升阶段的逆运动为自由落体运动． 3．s－t图像与v－t图像的比较
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s－t图 ①表示物体做匀速直 线运动(斜率表示速度v) ②表示物体静止 ③表示物体静止 ④表示物体向反方向 做匀速直线运动；初位 移为s0 ⑤交点的纵坐标表示 三个运动物体相遇时的 位移 ⑥t1时间内物体位移 为x1 ⑥ t1时刻物体速度为v1(图中阴影部分面积表示质点 在0～t1时间内的位移) ⑤交点的纵坐标表示三个运动物体的共同速度 ④表示物体做匀减速直线运动；初速度为v0 v－t图 ①表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a) ②表示物体做匀速直线运动 ③表示物体静止
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(1)设连续两次撞击铁轨的时间间隔为 Δt，每根铁轨的长 10.0 2 度为 l，则 时间间隔Δ t＝ s＝ s① (2 分) 3 16－1 l 客车是速度为 v＝ ＝37.5 m/s② (3 分) Δt (2)设从货车开始运动后 t＝20.0 s 内客车行驶了 s1 米， 货 车行驶了 s2 米，货车的加速度为 a，30 节货车车厢的总长度 为 L＝30×16.0 m＝480 m．由运动学公式 1 2 s1＝vt③ (3 分) s2＝ at ④ (3 分) 2 20．0 s 内恰好有 30 节货车车厢被客车连续超过，则 L＝s1－s2 ⑤ (2 分) 联立②③④⑤得 a＝1.35 m/s2⑥ (2 分)
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变式1 (双选)如图1- 4所示，有两个光滑固定斜面 2AB和BC，A和C两点在同一水平面上，斜面BC比斜面AB 长．一个滑块自A点以速度vA上滑，到达B点时速度减小 为零，紧接着沿BC滑下．设滑块从A点到C点的总时间为 t0，那么在滑动过程中，下列关于滑块的路程、运动速度 大小、加速度的大小、机械能的四个图像中，正确的是 ( )
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AC [解析] 根据图像，由图线所围的面积可计算出飞 机 从 着 舰 到 停 止 滑 行 的 距 离 ， 即 x≈70×0.4 m ＋ （70＋10）×（2.5－0.4） 10×0.5 m＋ m＝114.5 m，A 选项 2 2 Δv 正确；由图可计算出 0.4 s～2.5 s 内的加速度 a＝ ＝ Δt 70－10 m/s2＝2.86g，C 选项正确；在 0.4 s～2.5 s 时间内， 2.5－0.4 θ 由牛顿第二定律得 2Fcos ＝ma，其中加速度 a 不变，阻拦 2 索的张角 θ 在变小，其张力 F 在变小，由于速度 v 在变小， 故阻拦系统对飞机做功的功率 P＝F 合 v＝mav 在变小，B、 D 选项错误．
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变式 某城市某交通路口绿灯即将结束时会持续闪烁 3s，而后才会变成黄灯，再 3s 黄灯提示后再转为灯．(本 题中的刹车过程均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 v0＝15 m/s 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．求该车驾驶员的允许的考虑时间．
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三、超重与失重 1．物体具有向上的加速度(或具有向上的加速度分量)时处于超重状态，此 时物体重力的效果变大． ．． 2．物体具有向下的加速度(或具有向下的加速度分量)时处于失重状态，此 时物体重力的效果变小；物体具有向下的加速度等于重力加速度时处于完全失 ．． 重状态，此时物体重力的效果消失． ．． 注意：(1)重力的效果指物体对水平面的压力、对竖直悬绳的拉力等；(2) ．． 物体处于超重或失重(含完全失重)状态时，物体的重力并不因此而变化．
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例2 滑雪运动员由斜坡向下滑行时其速度时间图像如 图1- 3所示，图像中AB段为曲线，运动员在此过程中 2( )
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A．做匀加速运动 C．做曲线运动
图1- 3 2B．所受合力不断减小 D．机械能守恒
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B [解析] 图线的斜率逐渐减小，即加速度逐渐减小， 由 F＝ma 知，所受的合外力逐渐减小，A 错，B 对；滑雪运 动员的运动方向不变，故运动员做直线运动，C 错；运动员 向下滑动时，做加速度减小的加速运动，受阻力作用，机械 能减少，D 错． [点评] 本题考查速度图像在动力学问题中的应用， 涉及 牛顿第二定律、曲线运动、机械能、v－t 图像等考点．
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一、匀变速直线运动的规律 1．匀变速直线运动的公式 (1)速度公式：vt＝v0＋at； 1 2 (2)位移公式：s＝v0t＋2at ； (3)速度位移关系：v2－v2＝2as. t 0 2．匀变速直线运动的规律的应用技巧 (1)任意相邻相等时间内的位移之差相等，即Δ s＝s2 －s1 ＝s3 －s2 ＝„＝ aT2，sm－ sn＝(m－n)aT2； v0＋vt (2)平均速度 v＝ 2 ，中间时刻的瞬时速度等于平均速度，即 vt/2＝v；
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(1)12 m/s (2)0.5 s [解析] (1)设在满足题设条件的情况下该车的最大行驶速 度为 v. v 根据平均速度公式有 s1＝ t1 2 解得 v＝12 m/s.
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(2)该车驾驶员的允许的考虑时间最大值为 t，考虑时间 内车行驶的距离为 L0. L0＝v0t 从绿灯闪烁到红灯亮起的过程，汽车减速运动的时间 t2 ＝6－t v0 设汽车在刹车过程中通过的位移 s2＝ t2 2 绿灯开始闪烁时，该车距停车线的距离 L＝L0＋s2 解得 t＝0.5 s 该车驾驶员的允许的考虑时间不大于 0.5 s.
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二、牛顿第二定律的四性
性质 瞬时 性 同体 性 矢量 性 独立 性 内容 力与加速度同时产生、同时消失、同时变化 在公式F＝ma中，m、F、a都是同一研究对象在同一时刻对应的物 理量 加速度与合力方向相同 当物体受几个力的作用时，每一个力分别产生的加速度只与此力有 关，与其他力无关；物体的加速度等于所有分力产生的加速度的矢量 和
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考点一 追及、相遇与行车安全问题 1．一般思路：画出两个物体的运动草图，关注时间 和位置关系．两物体相遇的条件是：同一时刻两物体位于 同一位置；两物体相遇时，后面物体的速度大于前面物体 的速度即相撞． 2．审题应抓住题目中的关键词句，充分挖掘题中隐 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．
图1- 4 2-
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图1- 5 2-
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[解析] 滑块从 A 点到 C 点路程逐渐增大，在 AB 段 1 的路程 s＝vAt－ a1t2，图线应为抛物线，选项 A 错误；设 AB 2 和 BC 斜面的倾角分别为 α 和 β， 滑块的加速度分别为 gsin α 和 gsin β ，选项 C 正确；在 AB 和 BC 斜面上运动的时间分 vA vA t0 别为 tAB＝ 和 tBC＝ ，所以 tAB< <tBC，选项 B 正 2 gsin α gsin β 确；整个运动过程只有重力做功，机械能守恒，选项 D 错误． BC
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变式2 一座大楼中有一部直通高层的客运电梯，电梯 的简化模型如图1- 6甲所示．已知电梯在t ＝0时由静止 2开始上升，电梯的加速度a随时间t的变化如图乙所示．如 图甲所示，一质量为M的乘客站在电梯里，电梯对乘客的 支持力为F.根据图乙可以判断，力F大小不变，且F＜Mg 的时间段为( )
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BC [解析] 考查 x－t 图像．由图可知，在 t1 时刻是 b 车追上 a 车，A 错误；图线的倾斜方向代表车的运动方向， 向上倾斜代表与正方向相同，向下倾斜代表与正方向相反， 图像的斜率的绝对值代表速率，B、C 正确，D 错误．
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力与直线运动
1．[2013· 新课标全国卷Ⅰ] 如图 1－2－1，直线 a 和曲 线 b 分别是在平直公路上行驶的汽车 a 和 b 的位置－时间(x －t)图线．由图可知 ( )
图 1－2－1
A．在时刻 t1，a 车追上 b 车 B．在时刻 t2，a、b 两车运动方向相反 C．在 t1 到 t2 这段时间内，b 车的速率先减少后增加 D．在 t1 到 t2 这段时间内，b 车的速率一直比 a 车的大
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四、力F与直线运动的关系 1．力F与速度v同向时，物体做加速直线运动，若F恒定，物体做匀加速直 线运动；若F变化，物体做变加速直线运动． 2．力F与速度v反向时，物体做减速直线运动，若F恒定，物体做匀减速直 线运动；若F变化，物体做变加速直线运动．