专题02-力与物体的直线运动---高考物理热点难点专题突破(原卷版)

1专题02力与物体的直线运动一、匀变速直线运动规律1.自由落体运动基本公式的推论自由落体运动常用结论自由落体运动常用比例1.Δh=gT2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到hm-hn=(m-n)gT22.=,某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度1.前1s、前2s、前3s……内的位移之比为1∶4∶9∶……2.第1s、第2s、第3s……内的位移之比为1∶3∶5∶……3.前1m、前2m、前3m……所用的时间之比为1∶∶∶……4.第1m、第2m、第3m……所用的时间之比为1∶(-1)∶(-)∶……2.对竖直上抛运动的分析主要通过下面三个基本方法研究方法重要结论分段研究法把竖直上抛运动的全过程分为上升阶段和下降阶段,上升阶段做末速度vt=0,加速度a=g的匀减速直线运动,下降阶段做自由落体运动。物体下落阶段的运动和上升阶段的运动互为逆运动全程研究法把竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段看成是一个匀减速直线运动,其加速度方向始终与初速度v0的方向相反。应用全程法处理竖直上抛运动全过程问题时,要特别注意速度、位移、加速度等矢量的方向,一般选向上为正方向,初速度v0为正值,运动规律表达式为vt=v0-gt,h=v0t-gt2。上升过程中速度v为正值,下降过程中速度v为负值,物体在抛出点以上时位移h为正值,在抛出点以下时位移h为负值研究方法重要结论对称研究法时间的对称性①物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等:t上=t下=②物体在上升过程中从某点到达最高点所用的时间和从最高点落回该点所用的时间相等2③物体在上升过程中经过某段所用的时间与下落过程经过该段所用的时间相等速度的对称性①物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等,方向相反②上升阶段和下降阶段经过同一位置时的速度大小相等,方向相反能量的对称性竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能对应相等3.x-t图象与v-t图象的比较图象比较项目x-t图象v-t图象图象实例图象比较项目x-t图象v-t图象图线含义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表示物体向负方向做匀速直线运动;④交点的纵坐标表示三个物体相遇时的位移;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表示物体做匀减速直线运动;④交点的纵坐标表示三个物体的共同速度;⑤t1时刻物体(同①表示的物体)速度为v1(图中阴影部分面积表示物体(同①表示的物体)在0~t1时间内的位移)3⑤t1时刻物体(同①表示的物体)位移为x1(图中阴影部分的面积没有意义)二、牛顿运动定律1.对牛顿第一定律的理解(1)明确了惯性的概念:揭示了物体的一种固有属性,牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性。(2)揭示了力的本质:牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,物体的运动不需要力来维持。(3)揭示了物体不受力作用时的运动状态:牛顿第一定律描述的只是一种理想状态,而实际中不受力作用的物体是不存在的,当物体受力但所受合力为零时,其运动效果跟不受力作用时相同,物体将保持静止或匀速直线运动状态。2.理解牛顿第二定律的“五性”1.记牢匀变速直线运动的“四类公式”匀变速直线运动规律的应用考点142.匀变速直线运动问题求解思路3.解答匀变速直线运动的常用技巧(1)基本公式法:v=v0+at,x=v0t+at2,v2-=2ax。(2)重要推论法:=(利用平均速度求瞬时速度);=;Δx=aT2(用逐差法求加速度)。(3)逆向思维法:“匀减速至速度为零的过程”可逆向处理为“由静止开始做匀加速运动的过程”。(4)图象法:利用v-t图象或x-t图象求解。(5)比例法:根据初速度为零的匀变速直线运动规律列出比例。1.如图所示,竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度约为104m,升降机运行的最大速度为8m/s,加速度大小不超过1m/s2,假定升降机到井口的速度为零,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是()。A.13sB.16sC.21sD.26s51.(2018·河北模拟)水平地面上有一足球距门柱x=10m,某同学将该足球以水平速度v1=6m/s踢出,足球在地面上做匀减速直线运动,加速度大小a1=1m/s2,足球撞到门柱后反向弹回,弹回瞬间速度大小是碰撞前瞬间速度大小的。该同学将足球踢出后立即由静止开始以a2=1m/s2的加速度追赶足球,他能达到的最大速度v2=3m/s,(不计空气阻力)该同学至少经过多长时间才能追上足球?运动图象问题常见的是x-t图象和v-t图象,在处理特殊图象的相关问题时,可以把处理常见图象的思想以及方法加以迁移,分析物理情景遵循的规律,从图象中提取有用信息,根据相应的物理规律或物理公式解答相关问题。处理图象问题可参考如下操作流程:2.(2018·全国卷Ⅱ)(多选)甲、乙两汽车在同一条平直公路上同向运动,其速度—时间图象分别如图中甲、乙两条曲线所示。已知两车在t2时刻并排行驶,下列说法正确的是()。A.两车在t1时刻也并排行驶B.t1时刻甲车在后,乙车在前C.甲车的加速度大小先增大后减小D.乙车的加速度大小先减小后增大2.(2018·安徽联考)(多选)一个质点做初速度不为零的匀加速直线运动,下列关于质点运动的位移x、位移运动学图象问题考点26与时间的比值、速度v、速度平方v2分别随图示中横坐标物理量变化的图象中正确的是()。ABCD3.(2018·四川模拟)甲、乙两质点在同一时刻、从同一地点沿同一方向做直线运动。质点甲做初速度为零,加速度大小为a1的匀加速直线运动,质点乙做初速度为v0,加速度大小为a2的匀减速直线运动至速度减为零后保持静止。甲、乙两质点在运动过程中的x-v(位置—速度)图象如图所示(虚线与对应的坐标轴垂直),则()。A.在x-v图象中,图线a表示质点甲的运动,质点乙的初速度v0=12m/sB.质点乙的加速度大小a2=2m/s2C.质点甲的加速度大小a1=2m/s2D.图线a、b的交点表示两质点同时到达同一位置1.加速度相同的连接体问题(1)若求解整体的加速度,可用整体法。整个系统看作一个研究对象,分析整体受外力情况,再由牛顿第二定律求出加速度。(2)若求解系统内力,可先用整体法求出整体的加速度,再用隔离法将内力转化成外力,由牛顿第二定律求解。2.加速度不同的连接体问题若系统内各个物体的加速度不同,一般应采用隔离法。将各个物体分别作为研究对象,对每个研究对象进行受力和运动情况分析,分别应用牛顿第二定律建立方程,并注意各个物体间的相互作用关系,联立求解。3.(2018·安徽模拟)如图所示,水平地面有三个质量均为m=1kg的小物块A、B、C,A、B间用一根轻绳水平相连。一水平恒力F作用于A,使三物块以相同加速度运动一段时间后撤去F。已知B与C之间的动摩擦因连接体问题考点37数μ1=0.5,A和C与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,若最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。求:(1)力F的最大值。(2)从撤去力F到三物块停止运行的过程中,B受到的摩擦力。4.(2018·山东模拟)(多选)如图所示,光滑的水平地面上有三块木块A、B、C,质量均为m,A、C之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在B上,三者开始一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后,下列说法正确的是()。A.无论橡皮泥粘在哪块木块上面,系统的加速度都不变B.若橡皮泥粘在B木块上面,绳的张力和A、B间摩擦力一定都减小C.若橡皮泥粘在A木块上面,绳的张力减小,A、B间摩擦力不变D.若橡皮泥粘在C木块上面,绳的张力和A、B间摩擦力一定都增大5.(2018·武汉调研)(多选)如图所示,光滑水平桌面上放置着物块A,它通过轻绳和轻质滑轮悬挂着物块B。已知A的质量为m,B的质量为3m,重力加速度大小为g。由静止释放物块A、B后()。A.相同时间内,A、B运动的路程之比为2∶1B.物块A、B的加速度之比为1∶1C.细绳的拉力为D.当B下落高度h时,其速度为1.解决动力学两类基本问题的思路牛顿运动定律的综合应用考点482.解决动力学两类问题的两个关键点4.一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m,如图甲所示。t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同的速度向右运动,直至t1=1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板的速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图乙所示。木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度g取10m/s2。求:(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2。(2)木板的最小长度。(3)木板右端离墙壁的最终距离。6.(2018·山东模拟)(多选)如图甲所示,足够长的光滑固定斜面上有一物体,物体在一沿斜面向上的推力F的作用下沿斜面向上运动,在0~2s内推力的大小F1=5N,在2s~4s内推力的大小F2=5.5N,该过程中物体的速度随时间变化的规律如图乙所示,取重力加速度大小g=10m/s2,则()。9甲乙A.物体在前4s内的位移为5mB.在第3s物体的加速度大小为2m/s2C.物体的质量为2kgD.斜面与水平面的夹角为30°7.(2018·江西模拟)如图所示是工厂流水生产线包装示意图,质量均为m=2.5kg、长度均为l=0.36m的产品在光滑水平工作台AB上紧靠在一起排列成直线(不粘连),以v0=0.6m/s的速度向水平传送带运动,设当每个产品有一半长度滑上传送带时,该产品即刻受到恒定摩擦力Ff=μmg而做匀加速运动,当产品与传送带间没有相对滑动时,相邻产品首尾间距离保持2l(如图)被依次送入自动包装机C进行包装。观察到前一个产品速度达到传送带速度时,下一个产品刚好有一半滑上传送带而开始做匀加速运动。取重力加速度大小g=10m/s2。(1)求传送带的运行速度v。(2)求产品与传送带间的动摩擦因数μ。(3)求满载工作时与空载时相比,传送带驱动电动机增加的功率ΔP。(4)为提高工作效率,工作人员把传送带速度调成v'=2.4m/s,已知产品送入自动包装机前已匀速运动,求(3)中的ΔP'和(3)中在相当长时间内的等效ΔP″。考查角度1▶牛顿第二定律的瞬时性问题1.两类模型(1)非弹性绳(杆或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间。(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变。2.与弹簧相关的瞬时问题常见情景图例10项目图示说明情景1木块1、2用轻弹簧相连,竖直放在木板上,分析撤去木板的瞬间情景2在推力F作用下,A、B以共同加速度a做匀加速直线运动,分析突然撤去力F的瞬间情景3两小球A、B用轻弹簧连接,通过细线悬挂于天花板上处于静止状态,分析剪断细线的瞬间情景4用手提一轻弹簧,弹簧下端挂一个金属球,在将整个装置匀加速上提的过程中,分析手突然停止不动的瞬间项目图示说明情景5小球用水平弹簧系住,并以倾角为30°的光滑板AB托着,分析当板AB突然向下撤离的瞬间1.如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在升降机的天花板的O点,两球之间连着一根劲度系数为k的轻质弹簧,已知重力加速度为g,当升降机以加速度a=竖直向上加速运动时,两根细线之间的夹角θ=60°,在运动过程中,当O、A间的细线被剪断瞬间,关于A、B两球的加速度,下列说法正确的是()。A.A球的加速度大小为g,方向竖直向下B.B球的加速度大小为g,方向竖直向下C.A球的加速度大小为g,方向斜向左向下方D.A球的加速度大小为g,方向沿OA方向1.(2018·福建质检)如图所示,质量分别为m1=1kg、m2=4kg的