（新课标）2020版高考物理二轮复习 专题一 第2讲 匀变速直线运动规律及牛顿运动定律课件

专题一力与运动第2讲匀变速直线运动规律及牛顿运动定律[做真题·明考向][研考向·提能力][建体系·记要点]目录ONTENTSC4[限时练·通高考][网络构建][要点熟记]1．匀变速直线运动的规律(1)速度公式：v＝v0＋at.(2)位移公式：x＝v0t＋12at2.(3)速度和位移的关系式：v2－v20＝2ax.(4)中间时刻的瞬时速度：(5)任意两个连续相等的时间T内的位移之差是一个恒量，即Δx＝xn＋1－xn＝aT2.2．对运动图象的认识，应注意以下三点(1)x­t图象的斜率表示速度；v­t图象的斜率表示加速度；v­t图象的面积表示位移．(2)无论是x­t图象还是v­t图象都只能描述直线运动的规律；而不表示物体运动的轨迹．(3)x­t图象交点表示两物体位移相等，v­t图象交点表示两物体速度相等．3．牛顿第二定律表达式：F＝ma或Fx＝max、Fy＝may，且加速度的方向与合外力方向一致．4．超重和失重：物体加速度方向向上或有向上的分量为超重状态，加速度方向向下或有向下的分量为失重状态．[真题再做]1．(2019·高考全国卷Ⅰ，T18)如图，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H4所用的时间为t1，第四个H4所用的时间为t2.不计空气阻力，则t2t1满足()A．1t2t12B．2t2t13C．3t2t14D．4t2t15解析：空气阻力不计，运动员竖直上升过程做匀减速直线运动，位移为H时的速度为0.逆向观察，运动员做初速度为0的匀加速直线运动，则连续相等位移所用时间之比为1∶(2－1)∶(3－2)∶…∶(n－n－1)．由题意知，t2∶t1＝1∶(2－3)＝2＋3，由结果知选项C正确．答案：C2．(多选)(2018·高考全国卷Ⅱ，T19)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．在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解析：0～t1时间内，v乙＞v甲，t1～t2时间内，v甲＞v乙，t2时刻相遇，但0～t1时间内两者的位移差小于t1～t2时间内两者的位移差，则t1时刻甲在乙的后面，A错，B对．由图象的斜率知，甲、乙两车的加速度均先减小后增大，C错，D对．答案：BD3．(2018·高考全国卷Ⅰ，T15)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是()解析：设物块P静止时，弹簧的长度为x0，物块P受重力mg、弹簧弹力k(l－x0－x)及力F，根据牛顿第二定律，得F＋k(l－x0－x)－mg＝ma且k(l－x0)＝mg故F＝kx＋ma.根据数学知识知F­x图象是截距为ma的一次函数图象，故A正确．答案：A4.(多选)(2018·高考全国卷Ⅲ，T18)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动．甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示．下列说法正确的是()A．在t1时刻两车速度相等B．从0到t1时间内，两车走过的路程相等C．从t1到t2时间内，两车走过的路程相等D．在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等解析：x­t图象的斜率表示两车速度，则可知t1时刻乙车速度大于甲车速度，A错；由两图线的纵截距知，出发时甲在乙前面，t1时刻图线相交表示两车相遇，可得0到t1时间内乙车比甲车多走了一段距离，B错；t1和t2两图线相交，表明两车均在同一位置，从t1到t2时间内，两车走过的路程相等，C对；在t1到t2时间内，两图线有斜率相等的一个时刻，即该时刻两车速度相等，D对．答案：CD5.(2017·高考全国卷Ⅱ，T24)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1s0)处分别放置一个挡板和一面小旗，如图所示．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．解析：(1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得－μmgs0＝12mv21－12mv20①解得μ＝v20－v212gs0②(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t，由运动学公式得v20－v21＝2a1s0③v0－v1＝a1t④s1＝12a2t2⑤联立③④⑤式得a2＝s1v1＋v022s20⑥答案：(1)v20－v212gs0(2)s1v1＋v022s20[考情分析]■命题特点与趋势——怎么考1．近几年高考对本讲的考查比较全面，匀变速直线运动的规律、运动学图象问题、牛顿运动定律的应用是命题的热点，如2017年全国卷Ⅱ第24题考查匀变速直线运动的规律，2018年全国卷考查了牛顿运动定律及图象问题．2．以现代科技、生产、生活及体育运动等为背景设置的题目考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，或借助“传送带”“平板车”“滑块—木板”模型，综合考查牛顿运动定律、受力分析、运动过程分析的题目都会成为高考中的计算题的命题热点，如2019年全国卷Ⅰ第18题、2017年全国卷Ⅱ第24题．■解题要领——怎么做1．解答运动学公式与牛顿第二定律综合应用的问题，需要做好“受力分析和运动分析”的同时抓住“加速度和速度”两个桥梁．2．解决图象类问题关键是要将物体的运动图象转化为物体的运动模型．3．以“交通”“体育”“科技”为背景的实际问题在2020年的备考中应引起足够重视．考向一匀变速直线运动规律的应用1．求解匀变速直线运动问题的一般思路审题→画出示意图→判断运动性质→选取正方向→选用公式列方程→求解方程2．若涉及追及、相遇或避免碰撞等问题，解题的关键是抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目中的隐含条件，如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等，画出运动过程示意图，找出时间关系、速度关系、位移关系并列出方程．3．处理刹车类问题或匀减速运动问题时要注意判断速度减速到零的时间t0＝v0a，再进行分析计算．[典例1]为了保障市民出行安全，减少交通事故，交管部门强行推出了“电子眼”，此后机动车闯红灯大幅度减少．现有甲、乙两汽车正沿同一平直马路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，它们行驶的速度均为10m/s.当两车快要到十字路口时，甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯，于是紧急刹车(反应时间忽略不计)，乙车司机为了避免与甲车相撞也紧急刹车，但乙车司机反应较慢(反应时间为0.5s)．已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4，乙车紧急刹车时制动力为车重的0.5，g取10m/s2.问：(1)若甲司机看到黄灯时车头距警戒线15m，他采取上述措施能否避免闯红灯？(2)为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车行驶过程中应保持多大距离？[解析](1)甲车紧急刹车的加速度为a1＝0.4g＝4m/s2，甲车停下来所需时间t1＝v0a1＝2.5s，甲车滑行距离s＝v202a1＝12.5m，由于12.5m15m，所以甲车能避免闯红灯．(2)设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离s0，在乙车刹车t2时刻两车速度相等，则有：乙车紧急刹车的加速度大小为a2＝0.5g＝5m/s2，由v1＝v2得v0－a1(t2＋t0)＝v0－a2t2，解得t2＝2.0s，此时，甲、乙两车的速度均为v＝v0－a2t2＝0此过程中乙的位移：x乙＝v0t0＋v0t2－12a2t22＝15m，甲的位移：x甲＝v0(t0＋t2)－12a1(t0＋t2)2＝12.5m，所以两车安全距离至少为：s0＝x乙－x甲＝2.5m.[答案](1)能(2)2.5m方法技巧“一画、二选、三注意”解决匀变速直线运动问题—————————————————————————1．(2019·安徽安庆高三上学期期末)一质点在连续的6s内做匀加速直线运动，在第一个2s内位移为12m，最后一个2s内位移为36m，下面说法正确的是()A．质点的加速度大小是3m/s2B．质点在第2个2s内的平均速度大小是18m/sC．质点第2s末的速度大小是12m/sD．质点在第1s内的位移大小是6m解析：设第一个2s内的位移为x1，第三个2s内，即最后1个2s内的位移为x3，根据x3－x1＝2aT2得加速度a＝3m/s2，故A正确；由匀变速直线运动连续相等时间内通过的位移差为定值即x3－x2＝x2－x1，解得x2＝24m，所以质点在第2个2s内的平均速度大小是242m/s＝12m/s，故B错误；第1s末的速度等于第一个2s内的平均速度，则v1＝6m/s，则第2s末速度为v＝v1＋at＝(6＋3×1)m/s＝9m/s，故C错误；在第1s内反向看为匀减速运动，则有x＝v1t－12at2＝(6×1－12×3×12)m＝4.5m，故D错误．答案：A2．(2019·贵州贵阳一测)对于如图所示的情境，交通法规定“车让人”，否则驾驶员将受到处罚．若以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，有行人正在过人行横道，此时汽车的前端距停车线8m，该车减速时的加速度大小为5m/s2.下列说法中正确的是()A．驾驶员立即刹车制动，则至少需2s汽车才能停止B．在距停车线6m处才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处C．若经0.2s后才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处D．若经0.4s后才开始刹车制动，汽车前端恰能止于停车线处解析：汽车的初速度为v0＝8m/s，刹车时最大加速度大小为a＝5m/s2，由匀变速直线运动规律可知，汽车停车时间最短为t＝v0a＝1.6s，选项A错误；由速度与位移关系可知，汽车的刹车距离x＝v202a＝6.4m，选项B错误；要使汽车停止时前端刚好在停车线处，汽车匀速运动距离为x′＝(8－6.4)m＝1.6m，所以汽车匀速运动时间t′＝x′v0＝0.2s，选项C正确，D错误．答案：C3．庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵中，质量为m的战斗机接受检阅后返回某机场，降落在跑道上的减速过程可简化为两个匀减速直线运动：飞机以速度95m/s着陆后立即打开减速阻力伞，加速度大小为2.5m/s2，运动时间为20s；随后在无阻力伞情况下减速直至停下，在平直跑道上减速滑行总路程为2075m．求第二个减速阶段飞机运动的时间和加速度大小．解析：以飞机的运动方向为正方向．初速度v0＝95m/s，a1＝－2.5m/s2，t1＝20s，x＝2075m由运动学公式v＝v0＋at得，第一阶段减速的末速度v＝95m/s＋(－2.5)×20m/s＝45m/s由v2－v20＝2ax1得，第一阶段减速位移x1＝v2－v202a1＝452－9522×－2.5m＝1400m又x＝x1＋x2，则第二阶段减速位移x2＝(2075－1400)m＝675m由平均速度公式x2＝v2t2，得第二阶段运动时间为t2＝2x2v＝2×67545s＝30s，加速度为a2＝0－vt2＝0－4530m/s2＝1.5m/s2即第二减速阶段飞机的加速度大小为1.5m/s2.答案：30s1.5m/s2考向二运动学图象问题[典例2](多选)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v­t图象如图所示．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7.5mC．两车另一次并排行驶的时刻是t＝2sD．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v­t图象知，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