专题突破 专题1 第2课时 牛顿运动定律与直线运动.docx
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1、第2课时牛顿运动定律与直线运动命题规律1.命题角度:(1)匀变速直线运动规律及应用;(2)牛顿运动定律及应用;(3)运动学和动力学图象.2.常考题型:选择题高考题型1匀变速直线运动规律的应用1匀变速直线运动问题常用的六种解题方法2两种匀减速直线运动的分析方法(1)刹车问题的分析末速度为零的匀减速直线运动问题常用逆向思维法,对于刹车问题,应先判断车停下所用的时间,再选择合适的公式求解(2)双向可逆类运动分析匀减速直线运动速度减为零后反向运动,全过程加速度的大小和方向均不变,故求解时可对全过程列式,但需注意x、v、a等矢量的正负及物理意义3处理追及问题的常用方法过程分析法函数法xx乙x0x甲为关于
2、t的二次函数,当t时有极值,令x0,利用b24ac判断有解还是无解,是追上与追不上的条件图象法画出vt图象,图线与t轴所围面积表示位移,利用图象更直观例1(2019全国卷18)如图1,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个所用的时间为t1,第四个所用的时间为t2.不计空气阻力,则满足()图1A12 B23C34 D45答案C解析由逆向思维和初速度为零的匀加速直线运动比例式可知2,即3s0所以不能安全超车高考题型2牛顿运动定律的应用1超重与失重2瞬时加速度问题考向一超重与失重例3(2021上海浦东新区高三一模)在用DIS探究超重和失重的实验中,某同学蹲在压力传
3、感器上完成一次起立动作,在计算机屏幕上得到压力传感器示数F随时间t变化的图象如图3所示,则此过程该同学重心的运动速度v随时间t变化的图象最接近图()图3答案A解析人在起立时,先向上加速后向上减速,先超重后失重;由Ft图象可知,超重阶段(加速阶段)压力传感器对人的支持力先增加后减小,根据Fmgma可知,加速度先增加后减小,则vt图象的斜率先增加后减小;同理,由Ft图象可知,失重阶段(减速阶段)压力传感器对人的支持力先减小后增加,根据mgFma可知,加速度先增加后减小,则vt图象的斜率先增加后减小,故选A.考向二瞬时加速度问题例4(2021高邮市临泽中学高三月考)如图4甲、乙所示,细绳拴一个质量为
4、m的小球,小球分别用固定在墙上的轻质铰链杆和轻质弹簧支撑,平衡时细绳与竖直方向的夹角均为53,轻杆和轻弹簧均水平已知重力加速度为g,sin 530.8,cos 530.6.下列结论正确的是()图4A甲、乙两种情境中,小球静止时,细绳的拉力大小均为mgB甲图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小为gC乙图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小为gD甲、乙两种情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小均为g答案C解析甲、乙两种情境中,小球静止时,轻杆对小球与轻弹簧对小球的作用力都是水平向右,如图所示由平衡条件得细绳的拉力大小都为FTmg,故A错误;题图甲所示情境中,细绳烧断瞬间,小球即将做圆周运动,
5、所以小球的加速度大小为a1g题图乙所示情境中,细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为a2g,故C正确,B、D错误高考题型3连接体问题1整体法与隔离法的选用技巧整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同,或者需要求出系统内物体之间的作用力整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度,且需要求出物体之间的作用力,可以先整体求加速度,后隔离求内力2.连接体问题中常见的临界条件接触与脱离接触面间弹力等于0恰好发生滑动摩擦力达到最大静摩擦力绳子
6、恰好断裂绳子张力达到所承受的最大力绳子刚好绷直与松弛绳子张力为03.常见连接体三种情况中弹簧弹力、绳的张力相同且与接触面是否光滑无关常用隔离法常会出现临界条件考向一研究对象的选取(整体法与隔离法的应用)例5(2020江苏卷5)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”,为国际抗疫贡献了中国力量某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F.若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,则倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为()AF B. C. D.答案C解析设列车的加速度为a,每节车厢的质量为m,每节车厢的阻力为Ff,对后38节车厢,
7、由牛顿第二定律得F38Ff38ma;设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1,对后2节车厢,由牛顿第二定律得F12Ff2ma,联立解得F1,故选项C正确考向二连接体中的临界问题例6(多选)(2021山东烟台市高三期末)某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中,如图5甲所示,将一质量为M的长木板放置在水平地面上,其上表面有另一质量为m的物块,刚开始均处于静止状态现使物块受到水平力F的作用,用传感器测出水平拉力F,画出F与物块的加速度a的关系如图乙所示已知重力加速度g10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个运动过程中物块从未脱离长木板则()图5A长木板的质量为2 kgB长木板与地面
8、之间的动摩擦因数为0.1C长木板与物块之间的动摩擦因数为0.4D当拉力F增大时,长木板的加速度一定增大答案ABC解析设长木板与物块之间的动摩擦因数为1,长木板与地面之间的动摩擦因数为2,由题图乙可知,当F12 N时物块和长木板开始产生滑动,则F1mgma即Fma1mg,由题图乙可知mk1 kg2 kg,1mg8 N,解得10.4;当4 NF12 N时两者共同运动,则F2(Mm)g(Mm)a即F(Mm)a2(Mm)g由题图乙可知Mmk2 kg4 kg,则M2 kg,2(Mm)g4 N解得20.1,选项A、B、C正确;当拉力F增大,长木板与物块之间产生相对滑动时,此时长木板所受地面的摩擦力和物块的
9、摩擦力不变,则加速度不变,选项D错误高考题型4运动学和动力学图象1常见图象常见图象斜率k面积两图象交点xt图象v表示相遇vt图象a位移x不表示相遇,往往是距离最大或最小的临界点at图象速度变化v表示此时加速度相等2.非常规图象非常规图象(举例)函数表达式斜率k纵截距bv2x图象由v2v022ax得v2v022ax2av02t图象由xv0tat2得v0atav0aF图象由Fmgma得agg例7(多选)(2021广东卷8)赛龙舟是端午节的传统活动下列vt和st图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程,其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有()答案
10、BD解析A图是vt图像,由图可知,甲的速度一直大于乙的速度,所以中途不可能出现甲、乙船头并齐,故A错误;B图是vt图像,由图可知,开始丙的速度大,后来甲的速度大,vt图像中图线与横轴围成的面积表示位移,由图可以判断在中途甲、丙位移会相同,所以在中途甲、丙船头会并齐,故B正确;C图是st图像,由图可知,丁一直运动在甲的前面,所以中途不可能出现甲、丁船头并齐,故C错误;D图是st图像,交点表示相遇,所以甲、戊在中途船头会并齐,故D正确例8(多选)(2021全国乙卷21)水平地面上有一质量为m1的长木板,木板的左边上有一质量为m2的物块,如图6(a)所示用水平向右的拉力F作用在物块上,F随时间t的变
11、化关系如图(b)所示,其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示已知木板与地面间的动摩擦因数为1,物块与木板间的动摩擦因数为2,假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g.则()图6AF11m1gBF2(21)gC21D在0t2时间段物块与木板加速度相等答案BCD解析由题图(c)可知,t1时刻物块、木板一起刚要在水平地面滑动,物块与木板相对静止,此时以整体为研究对象有F11(m1m2)g,故A错误;由题图(c)可知,t2时刻物块与木板刚要发生相对滑动,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律,有F21(m1m2)g(m1m2)a以木板
12、为研究对象,根据牛顿第二定律,有2m2g1(m1m2)gm1a0解得F2(21)g21,故B、C正确;由题图(c)可知,0t2时间段物块与木板相对静止,所以有相同的加速度,故D正确例9(多选)(2021华大新高考联盟1月联考)物理学中有一些经典实验通过巧妙的设计使用简陋的器材揭示了深刻的物理本质伽利略的斜面实验揭示了匀变速直线运动规律某同学用现代实验器材改进伽利略的经典斜面实验如图7甲所示,他让一小球从固定斜面顶端O处静止释放,小球经过A处到达斜面底端B处,通过A、B两处安装传感器测出A、B间的距离x及小球在AB段运动的时间t.改变A点及A处传感器的位置,重复多次实验,计算机作出t图象如图乙所
13、示下列说法正确的是()图7A小球在斜面上运动的平均速度大小为6 m/sB小球运动到斜面底端时速度大小为6 m/sC小球在斜面上运动的加速度大小为6 m/s2D小球在斜面上运动的时间为2 s答案BC解析由匀变速直线运动规律有vBvAat,xvAtat2可得vBat,由题图乙知,小球运动到斜面底端时速度大小为vB6 m/s,选项B正确;小球在斜面上做匀加速直线运动,平均速度小于6 m/s,选项A错误;由a m/s2可得,小球在斜面上运动的加速度大小为a6 m/s2,选项C正确;由vBat0可得,小球在斜面上运动的时间为t01 s,选项D错误1一辆汽车正在平直的公路上行驶,突遇前方有险情而紧急刹车,
14、刹车后两个连续相等时间内(0t1,t1t2)的位移分别为24 m、16 m,则从t2时刻至速度为零汽车又行驶的距离为()A9 m B10 m C11 m D12 m答案A解析设此后又行驶的距离为x,刹车的加速度大小为a,刹车后两个连续相等的时间均为T,则|x|aT2v1v122a(x16 m)联立解得x9 m故选A.2(2021吉林长春市高三期末)甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动的xt图象(甲的图线为直线,乙的图线为抛物线)如图8所示关于两物体的运动,下列说法正确的是()图8A甲做直线运动,乙做曲线运动B0t1时间内,乙的速度方向与加速度方向相反;t1t2时间内,乙的速度方向与加速度方向相
15、同C0t2时间内,乙的速度先增大后减小,t2时刻,甲、乙两物体相遇D0t2时间内,t1时刻甲、乙相距最远,两物体一直沿x轴正方向运动答案B解析甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动,甲的xt图象为直线,甲做匀速直线运动;乙的xt图象为抛物线,乙做匀变速直线运动,故A错误;由图知,0t1时间内,乙做负方向的匀减速直线运动,速度方向与加速度方向相反;t1t2时间内,乙做正方向的匀加速直线运动,乙的速度方向与加速度方向相同,故B正确;由图知,0t2时间内,乙的速度先减小后增大;t2时刻,甲、乙位置相同,甲、乙两物体相遇,故C错误;当甲、乙的速度相同时,两者相距最远,由图知0t2时间内,t时刻甲、乙相距
16、最远,甲一直沿x轴负方向运动,乙先沿x轴负方向运动后沿x轴正方向运动,故D错误3.(2021湖北武汉市高三期末联考)如图9所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块,其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的水平轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉质量为3m的木块,使三个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是()图9A质量为2m的木块受到四个力的作用B当F逐渐增大到FT时,轻绳刚好被拉断C当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳还不会被拉断D轻绳刚要被拉断时,质量为m和2m的木块间的摩擦力为FT答案C解析对质量为2m的木块受力分析可知,受重力、水平面对木块的支持力、质
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