高考物理二轮专题复习教学案专题2力与物体的直线运动.docx
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高考物理二轮专题复习教学案专题2力与物体的直线运动
专题2力与物体的直线运动(2课时)
【考情分析】——具体问题、具体分析
题型既有选择题又有计算题,题目新颖,与生活实际联系密切,试题大多综合v-t图象、牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析等内容。
【备考策略】——掌握方法,有的放矢
1.解答运动学公式与牛顿第二定律综合应用的问题,需要注意两个关键点
(1)两分析:
①物体受力情况分析,同时画出受力示意图;
②物体运动规律分析,同时画出运动情境图。
(2)两个桥梁:
①加速度是联系运动和力的桥梁;
②速度是各物理过程相互联系的桥梁。
2.解决图象类问题要紧紧抓住两个方面
(1)要明白x-t、v-t图象的特点及区别;
(2)要将物体的运动图象转化为物体的运动模型。
第2讲第1课时
考向1 运动图象的理解及应用
【高考实例】——动手解题,讲练结合,体会高考
1.(多选)
(2016·全国卷Ⅰ,21)甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v-t图象如图1所示。
已知两车在t=3s时并排行驶,则()
A.在t=1s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前7.5m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D.甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
解析 根据v-t图,甲、乙都沿正方向运动。
t=3s时,甲、乙相遇,此时v甲=30m/s,v乙=25m/s,由v-t图线所围面积对应位移关系知,0~3s内甲车位移x甲=
×3×30m=45m,乙车位移x乙=
×3×(10+25)m=52.5m。
故t=0时,甲、乙相距Δx1=x乙-x甲=7.5m,即甲在乙前方7.5m,B选项正确;0~1s内,x甲′=
×1×10m=5m,x乙′=
×1×(10+15)m=12.5m,Δx2=x乙′-x甲′
=7.5m=Δx1,说明甲、乙第一次相遇,A、C错误;甲、乙两次相遇地点之间的距离为x=x甲-x甲′=45m-5m=40m,所以D选项正确。
答案 BD
【规律方法】——总结提升,有理有据
图象、情境、规律是解决图象问题不可分割的三个要素,要把物理规律和物理图象相结合。
利用图象解题时一定要从图象的纵、横坐标轴所代表的物理量及两个物理量间的函数关系,图线中的“点”“线”“斜率”“截距”和“面积”等方面寻找解题的突破口。
解决此类问题的一般思路
【精典训练】——及时训练,提升能力
1.(多选)做直线运动的甲、乙两物体的位移—时间图象如图所示,则()
A.当乙开始运动时,两物体相距20m
B.在0~10s这段时间内,物体间的距离逐渐变大
C.在10~25s这段时间内,物体间的距离逐渐变小
D.两物体在10s时相距最远,在25s时相遇
解析 开始时,乙的位置坐标为0,甲从
离坐标原点20m处开始运动,两者的运动方向相同,当乙开始运动时,甲已经运动了10s,因此二者之间的距离大于20m,故A错误;在0~10s这段时间内,乙静止不动,甲匀速运动,则物体间的距离逐渐变大,故B正确;在10~25s这段时间内,由于乙的速度大于甲的速度,甲在乙的前方,则物体间的距离逐渐变小,故C正确;由于10s后乙的速度大于甲的速度,因此当乙开始运动时两者相距最远,从图象可知25s时,两者位置坐标相同,即相遇,故D正确。
答案 BCD
2.如图甲所示,直角三角形斜劈abc固定在水平面上。
t=0时,一物块(可视为质点)从底端a以初速度v0沿斜面ab向上运动,到达顶端b时速率恰好为零,之后沿斜面bc下滑至底端c。
若物块与斜面ab、bc间的动摩擦因数相等,物块在两斜面上运动的速率v随时间变化的规律如图乙所示,已知重力加速度g=10m/s2,则下列物理量中不能求出的是()
A.斜面ab的倾角θ
B.物块与斜面间的动摩擦因数μ
C.物块的质量m
D.斜面bc的长度L
解析 根据题图乙可求出物块在左、右斜面上的加速度大小a1、a2,根据牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,mgcosθ-μmgsinθ=ma2,则可求出θ和μ,但m无法求出。
根据题图乙可求出0.6~1.6s时间内物块的位移大小,即可求出L,故选项C符合题意。
答案 C
3.(多选)(2017·南昌模拟)用一水平力F拉静止在水平面上的物体,在F由零逐渐增大的过程中,加速度a随力F变化的图象如图5所示,重力加速度g取10m/s2,水平面各处的粗糙程度相同,认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,则由此可推算出()
A.物体的质量
B.物体与水平地面间滑动摩擦力的大小
C.拉力F=12N时物体运动的速度大小
D.拉力F=12N时物体运动的位移大小
解析 物体受重力、地面的支持力、拉力和摩擦力作用。
据图象可知滑动摩擦力大小为6N,根据牛顿第二定律得F-μmg=ma,解得a=
-μg,由a-F图线可知5m·s-2=
-μg、0=
-μg,解得m=1.2kg,μ=0.5,A、B正确;根据图象只能求出拉力F=12N时物体的加速度,物体初速度为零,由于不知道时间,故无法求解出速度大小和位移大小,C、D错误。
答案 AB
考向2:
匀变速直线运动规律的应用
【高考实例】——动手解题,讲练结合,体会高考
1.【2017·新课标Ⅱ卷】(12分)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1 训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。 训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。 假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1。 重力加速度大小为g。 求 (1)冰球与冰面之间的动摩擦因数; (2)满足训练要求的运动员的最小加速度。 【答案】 (1) (2) 【考点定位】牛顿第二定律;匀变速直线运动的规律 【名师点睛】此题主要考查匀变速直线运动的基本规律的应用;分析物理过程,找到运动员和冰球之间的关联,并能灵活选取运动公式;难度中等。 2.(多选)(2015·全国卷Ⅰ,20)如图2(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。 若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出() A.斜面的倾角 B.物块的质量 C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 解析 由v-t图象可求知物块沿斜面向上滑行时的加速度大小为a= ,根据牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma,即gsinθ+μgcosθ= 。 同理向下滑行时gsinθ-μgcosθ= ,两式联立得sinθ= ,μ= ,可见能计算出斜面的倾斜角度θ以及动摩擦因数,选项A、C正确;物块滑上斜面时的初速度v0已知,向上滑行过程为匀减速直线运动,末速 度为0,那么平均速度为 ,所以沿斜面向上滑行的最远距离为x= t1,根据斜面的倾斜角度可计算出向上滑行的最大高度为xsinθ= t1· = ,选项D正确;仅根据v-t图象无法求出物块的质量,选项B错误。 答案 ACD 3.【2017·新课标Ⅲ卷】(20分)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。 某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。 A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。 求 (1)B与木板相对静止时,木板的速度; (2)A、B开始运动时,两者之间的距离。 【答案】 (1)1m/s (2)1.9m 【解析】 (1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。 设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别是aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1。 在物块B与木板达到共同速度前有 ① ② ③ 由牛顿第二定律得 ④ ⑤ ⑥ 设在t1时刻,B与木板达到共同速度,设大小为v1。 由运动学公式有 ⑦ ⑧ 联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得 ⑨ (2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为 ⑩ 设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2,对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有 ⑪ 由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧可知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。 由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2,设A的速度大小从v1变到v2所用时间为t2,则由运动学公式,对木板有 ⑫ 对A有 ⑬ 在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为 ⑭ 在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为 ⑮ A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。 因此A和B开始运动时,两者之间的距离为 ⑯ 联立以上各式,并代入数据得 ⑰ (也可用如图的速度–时间图线求解) 【考点定位】牛顿运动定律、匀变速直线运动规律 【名师点睛】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A、B相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。 【规律方法】——总结提升,有理有据 1.匀变速直线运动通常可分为两类 一类是单个物体的多过程模型,另一类是多个物体(通常为两个)的多过程模型(见考向三)。 2.解题思路 不论是单个物体的多过程模型还是多个物体的多过程模型,处理的一般方法如下: (1)弄清题意,划分过程―→根据题意,弄清楚物体的运动经历了几个过程。 (2)依据已知,分析过程―→依据题目中给出的已知条件,对划分出的物体运动的每个过程进行运动学分析或动力学分析。 (3)结合已知,列出方程―→结合题中给出的已知条件,列出物体运动的每个过程所对应的运动学方程或动力学方程。 【精典训练】——及时训练,提升能力 1.雾霾天气会对行车安全造成很大的影响,因此在行车时司机应打开汽车的前雾灯和尾部双闪灯,以保证行车安全。 若在某平直公路上,有一货车正以v1=9m/s的速度匀速行驶,其后方有一小轿车正以v2=24m/s的速度匀速行驶。 由于雾霾的影响,小轿车司机只有到达距离货车d=35m的地方才能看到该货车尾部双闪灯发出的光,若此时小轿车司机立即刹车做匀减速直线运动,则小轿车要经过Δx=96m才能停下来。 两车在运动过程中可视为质点。 (1)若小轿车司机刹车时,前方的货车仍以原速度向前匀速行驶,试通过计算分析两车是否会相撞; (2)若小轿车司机在刹车的同时给前方的货车发出信号,货车司机经Δt=1s收到信号并立即以a=2m/s2的加速度匀加速行驶,试通过计算分析两车是否会发生相撞。 解析 (1)设刹车时小轿车的加速度大小为a1,则由运动学公式可得Δx= 解得a1=3m/s2 设两车达到速度相等时所用时间为t1,则有v1=v2-a1t1 代入数据可解得t1=5s 设在t1时间内小轿车行驶的距离为x1,则有x1=v2t1- a1t 设在t1时间内货车行驶的距离为x2,则有x2=v1t1 代入数据可解得x1=82.5m,x2=45m 由于x1-x2=37.5m>d=35m,故两车会相撞。 (2)设两车速度达到相等所需的时间为t2,则有v2-a1t2=v1+a(t2-Δt) 解得t2=3.4s 设在t2时间内小轿车向前行驶的距离为x1′,货车向前行驶的距离为x2′,则有 x1′=v2t2
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