专题02直线运动规律及牛顿运动定律的应用-2014年高考物理考纲解读及热点难点试题演练

(1)匀变速直线运动的规律及应用(2)运动图象与匀变速直线运动规律的综合应用(3)运动图象与牛顿第二定律的综合应用(4)动力学的两类基本问题【命题趋势】(1)单独考查匀变速直线运动的规律、运动图象的应用以及牛顿运动定律及其应用，题型一般为选择题．(2)力和运动的关系大多结合牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析综合考查，题目一般为计算题；涉及的题目与实际密切联系．本专题的高频考点主要集中在牛顿运动定律、匀变速直线运动规律的应用，以及对运动图象的理解及应用等几个方面，难度适中，本专题知识常与电场、磁场、电磁感应等知识结合，考查带电体或导体棒的运动规律，复习时要侧重对知识的理解和应用，以及各知识点间的综合分析。1．必须精通的几种方法(1)图象法分析物体的运动规律。(2)整体法和隔离法分析连接体问题。(3)逆向思维法处理匀减速直线运动。(4)正交分解法在动力学问题中的应用。(5)对称法分析竖直上抛运动。2．必须明确的易错易混点(1)处理刹车类问题时要注意在给定的时间内车是否已经停止运动。(2)物体沿斜面上冲时，从最高点返回时的加速度与上冲时的加速度不一定相同。(3)处理追及相遇问题时，若被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意追上前该物体是否已停止运动。(4)注意区分a、Δv、ΔvΔt三个物理量。(5)由图象得到的加速度方向与应用牛顿第二定律列式时所取的正方向应保持一致。(6)超重或失重的物体加速度方向不一定沿竖直方向。(7)加速度“突然”变化时，绳、杆产生的弹力可能跟着“突变”，而弹簧、橡皮筋产生的弹力不会“突变”。3.求解追及相遇问题的基本思路4．要抓住一个条件，两个关系(1)一个条件：即两者速度相等，它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件，也是分析判断的切入点。(2)两个关系：即时间关系和位移关系。通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口。考点1、运动图象的应用(1)高考中关于动力学问题的图象主要有x－t图象、v－t图象、a－t图象、F－t图象等．(2)在v－t图象中：①“点”的意义：图象上的任一点表示对应时刻物体的速度．②“线”的意义：任一段线段在v轴上的投影长表示在对应时间段内物体速度的变化量．③“斜率”的意义：“斜率”表示物体的加速度．④“面积”的意义：图象与坐标轴围成的“面积”表示物体在对应的时间段内发生的位移．⑤“截距”的意义：纵轴截距表示物体出发时的速度，横轴截距表示物体出发时距计时起点的时间间隔或速度为零的时刻．【例1】(2013·四川卷，6)甲、乙两物体在t＝0时刻经过同一位置沿x轴运动，其v－t图象如图1－2－3所示，则()．A．甲、乙在t＝0到t＝1s之间沿同一方向运动B．乙在t＝0到t＝7s之间的位移为零C．甲在t＝0到t＝4s之间做往复运动D．甲、乙在t＝6s时的加速度方向相同【特别提醒】1．求有关图象问题的思路(1)首先弄清图象纵、横坐标的含义(位移、速度、加速度等)．(2)利用图象分析动力学问题时，关键要将题目中的物理情境与图象结合起来分析，利用物理规律或公式求解或作出判断．(3)弄清图象中斜率、截距、交点、转折点、面积等的物理意义，从而充分利用图象提供的信息来解决问题．2．从v－t图象中可读取的四个运动量(1)运动速度：从速度轴上直接读出，正负表示运动方向．(2)运动时间：从时间轴上直接读出时刻，取差得到运动时间．(3)运动加速度：由图线的斜率得到加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负反映了加速度的方向．(4)运动的位移：由图线与时间轴围成的面积得到位移，图线与时间轴围成的面积表示位移的大小，时间轴以上的面积表示与规定的正方向相同，时间轴以下的面积表示与规定的正方向相反．【变式探究】物体A、B的x－t图象如图1－2－4所示，由图可知()．图1－2－4A．从第3s起，两物体运动方向相同，且vAvBB．两物体由同一位置开始运动，但物体A比B迟3s才开始运劝C．在5s内两物体的位移相同，5s末A、B相遇D．5s内A、B的平均速度相等考点2、匀变速直线运动规律的应用【例2】(2013·新课标全国卷Ⅰ，24)水平桌面上有两个玩具车A和B，两者用一轻质细橡皮筋相连，在橡皮筋上有一红色标记R.在初始时橡皮筋处于拉直状态，A、B和R分别位于直角坐标系中的(0,2l)、(0，－l)和(0,0)点．已知A从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动，B平行于x轴朝x轴正向匀速运动．在两车此后运动的过程中，标记R在某时刻通过点(l,l)．假定橡皮筋的伸长是均匀的，求B运动速度的大小．【变式探究】做匀加速直线运动的质点在第一个7s内的平均速度比它在第一个3s内的平均速度大6m/s，则质点的加速度大小为()．A．1m/s2B．1.5m/s2C．3m/s2D．4m/s2考点3、运动图象与牛顿第二定律的综合应用【例3】(2013·新课标全国卷Ⅱ，25)一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度－时间图象如图1－2－7所示．已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦．物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g＝10m/s2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．【变式探究】如图1－2－9甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面上，有一质量m＝0.8kg的物体受到平行斜面向上的力F作用，其大小F随时间t变化的规律如图乙所示，t＝0时刻物体速度为零，重力加速度g＝10m/s2，下列说法中正确的是()．A．0～1s时间内物体的加速度最大B．第2s末物体的速度为零C．2～3s时间内物体向下做匀加速直线运动D．第3s末物体回到了原来的出发点考点4、动力学两类问题【例4】如图1－2－10所示，在高为5m，倾角为11.5°的斜坡顶端A点，有一质量为2t的小轿车从静止开始向下行驶，到达底端B点时进入水平路面．发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103N，在水平地面上调节油门后，发动机产生的牵引力为1.4×104N，设该车在斜坡及水平地面上行驶时所受阻力分别为压力的0.1和0.2.已知sin11.5°＝15，cos11.5°＝4950，g＝10m/s2.求：(1)该车行驶至斜坡底端时的速度及时间；(2)该车在水平路面上行驶至经济时速(最省油的行驶速度)90km/h的时间．审题流程图象法：用图象来描述两个物理量之间的关系是物理学中常用的方法．利用图象法分析解答问题直观、简捷．对于物理学中两个物理量之间的关系，图象除了能直接表明其变化特点，提供直观、清晰的物理图景外，图象与横轴所围的面积还可以表示第三个物理量(这个物理量一定是由图象中的两物理量的乘积所确定)，如速度－时间图象与横轴所围的面积为物体在这段时间内的位移等，充分利用图象带来的信息，也是求解物理题的一种有效的方法．反过来，充分利用图象的功能来解读题设条件中的物理情景，寻找物理量之间的关系的方法，无论是在学习还是现代科研中均被广泛应用．要运用图象正确地分析、解答物理问题，应对物理图象做到“三会”：会看、会用、会画．1．会看解题关键能由坐标系的纵轴和横轴所代表的物理量，结合图象，认识图象所表达的物理意义2.会用解题关键①根据图象写出两个物理量之间的函数关系式，对照题目的有关的物理规律，阐述有关的物理问题．②根据物理原理(公式)推导出两个物理量之间的函数关系，结合图象明确图象斜率、截距、“面积”的意义，从而由图象所给信息求出未知量3.会画解题关键根据题中所给条件，明确物体的运动特点及物理量之间存在的数学函数关系，画图时需根据物体在不同阶段的运动情况，通过定量计算分阶段、分区间逐一描图【例1】要求摩托车由静止开始在尽量短的时间内走完一段直道，然后驶入一段半圆形的弯道，但在弯道上行驶时车速不能太快，以免因离心作用而偏出车道．求摩托车在直道上行驶所用的最短时间．有关数据见表格.启动加速度a14m/s2制动加速度a28m/s2直道最大速度v140m/s弯道最大速度v220m/s直道长度s218m某同学是这样解的：要使摩托车所用时间最短，应先由静止加速到最大速度v1＝40m/s，然后再减速到v2＝20m/s.t1＝v1a1＝…，t2＝v1－v2a2＝…，t＝t1＋t2＝…你认为这位同学的解法是否合理？若合理，请完成计算；若不合理，请说明理由，并用你自己的方法算出正确结果．解析【变式探究】(2013·新课标全国卷Ⅰ，19)如图1－2－12，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位移—时间(x－t)图线，由图可知()．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1．(2013·广东卷，13)某航母跑道长200m，飞机在航母上滑行的最大加速度为6m/s2，起飞需要的最低速度为50m/s.那么，飞机在滑行前，需要借助弹射系统获得的最小初速度为()．A．5m/sB．10m/sC．15m/sD．20m/s2．如图1－2－13所示为某质点的v－t图象，向右为运动的正方向，关于这个质点在4s内的运动情况，下列说法中正确的是()．A．0～2s内质点做直线运动，2～4s内质点做曲线运动B．2s末质点离出发点最远C．2～4s内质点的平均速度为1m/sD．4s末质点位于出发点右侧3．(2013·重庆卷，4)图1－2－14为伽利略研究自由落体运动实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ角条件下进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．分析该实验可知，小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随θ变化的图象分别对应图1－2－15中的()．A．①、②和③B．③、②和①C．②、③和①D．③、①和②4．某实验小组为了测量两种纸之间的动摩擦因数，他先将一张纸贴在一平板上，另一张纸贴在另一木块下表面，并在木块上装如图1－2－16a所示的支架ABC，其中BC与木块下表面平行，支架上固定一个量角器，在量角器圆心处固定一根细线，线下系一小球．现将平板倾斜放置，如图b所示，将木块支架放在平板上，让其加速下滑，稳定时小球连线与OB的夹角为θ，则两纸之间的动摩擦因数为()．A．sinθB．cosθC．tanθD．cotθ5．一辆汽车正以v0＝30m/s的速度在平直路面上行驶，驾驶员突然发现正前方约50m处有一个障碍物，立即以大小为8m/s2的加速度刹车．甲、乙、丙、丁四位同学根据已知条件进行了有关问题的讨论．你认为下列说法正确的是()．A．甲同学认为汽车经过2s已撞上障碍物，理由是在2s时间内汽车通过的位移x＝v0t＋12at2＝30×2m＋12×8×4m＝76m50mB．乙同学也认为经过2s汽车已撞上障碍物，理由是在2s时间内汽车通过的位移x＝v2－v202a＝0－302－m＝56.25m50mC．丙同学认为汽车经过2s不会撞上障碍物D．丁同学认为条件不足，无法判断6．(2013·安徽卷，14)如图1－2－17所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行．在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)()．A．T＝m(gsinθ＋acosθ)FN＝m(gcosθ－asinθ)B．T＝m(gcosθ＋asinθ)FN＝m(gsinθ－acosθ)C．T＝m(acosθ－gsinθ)FN＝m(gcosθ＋asinθ)D．T＝m(asinθ－gcosθ)FN＝m(gsinθ＋acosθ)7．(2013·浙江卷，17)如图1－2－18所示，水平木板上有质量m＝1.0kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F的作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小．取重力加速度g＝10m/s2，下列判断正确