物理專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第2講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律與直線運(yùn)動(dòng)
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1、第2講牛頓運(yùn)動(dòng)定律與直線運(yùn)動(dòng)第一篇 專題一 力與運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)精練1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用熱點(diǎn)精練2運(yùn)動(dòng)圖像問(wèn)題欄目索引熱點(diǎn)精練3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用熱點(diǎn)精練4連接體問(wèn)題熱點(diǎn)精練1勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用知識(shí)方法鏈接1.解題思路解題思路(1)分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程,畫(huà)出過(guò)程示意圖.(2)標(biāo)出已知量、未知量.(3)選擇合適公式,列方程求解.注意:注意:(1)多過(guò)程問(wèn)題中兩過(guò)程間的連接點(diǎn)的速度是連接兩運(yùn)動(dòng)的紐帶,是解題的關(guān)鍵,要先設(shè)出.(2)多過(guò)程問(wèn)題用vt圖象輔助分析會(huì)更形象、簡(jiǎn)捷.(3)v、x、a等物理量是矢量,注意規(guī)定正方向,尤其是在一個(gè)過(guò)程中速度方向發(fā)生變化的情況.2.牢記解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的四種常用
2、方法牢記解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的四種常用方法3.處理剎車(chē)類(lèi)問(wèn)題的思路:處理剎車(chē)類(lèi)問(wèn)題的思路:先判斷剎車(chē)時(shí)間,再進(jìn)行分析計(jì)算.真題模擬精練答案解析1.(2015江蘇單科5)如圖1所示,某“闖關(guān)游戲”的筆直通道上每隔8 m設(shè)有一個(gè)關(guān)卡,各關(guān)卡同步放行和關(guān)閉,放行和關(guān)閉的時(shí)間分別為5 s和2 s.關(guān)卡剛放行時(shí),一同學(xué)立即在關(guān)卡1處以加速度2 m/s2由靜止加速到2 m/s,然后勻速向前,則最先擋住他前進(jìn)的關(guān)卡是A.關(guān)卡2 B.關(guān)卡3 C.關(guān)卡4 D.關(guān)卡5231圖1231解析解析由題意可知,該同學(xué)先加速后勻速,速度增大到2 m/s用時(shí)t11 s,在加速時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移x 1 m,t24 s,x2vt
3、28 m,已過(guò)關(guān)卡2,t32 s時(shí)間內(nèi)x34 m,關(guān)卡打開(kāi),t45 s,x4vt410 m,此時(shí)關(guān)卡關(guān)閉,距離關(guān)卡4還有1 m,到達(dá)關(guān)卡4還需t50.5 s,小于2 s,所以最先擋在面前的是關(guān)卡4,故C正確.2.(2017泰州中學(xué)期中)汽車(chē)在水平地面上因故剎車(chē),可以看做是勻減速直線運(yùn)動(dòng),其位移與時(shí)間的關(guān)系是:x16t2t2(m),則它在停止運(yùn)動(dòng)前最后1 s內(nèi)的平均速度為A.6 m/s B.4 m/s C.2 m/s D.1 m/s231解析解析根據(jù)位移與時(shí)間的關(guān)系式:x16t2t2(m),可知汽車(chē)剎車(chē)時(shí)的初速度v016 m/s,加速度a4 m/s2,根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系vv0at可得:汽車(chē)剎車(chē)用
4、時(shí)t4 s;則剎車(chē)后3 s末的速度為v3v0at316 m/s(4)3 m/s4 m/s,則最后1 s內(nèi)的平均速度為:答案解析3.(2017揚(yáng)州中學(xué)模擬)四個(gè)小球在離地面不同高度同時(shí)從靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起,每隔相等的時(shí)間間隔小球依次碰到地面.如圖所示,其中能反映出剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)各小球相對(duì)地面的位置的是答案解析231解析解析每隔相等的時(shí)間間隔小球依次碰到地面,可以知道第一個(gè)球經(jīng)過(guò)T時(shí)間落地,第二球落地的時(shí)間為2T,依次3T、4T.逆過(guò)來(lái)看,相當(dāng)于一個(gè)小球每經(jīng)過(guò)相等時(shí)間所到達(dá)的位置,可以知道相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移越來(lái)越大,所以從下而上,相鄰兩個(gè)小球之間的豎直位移越來(lái)越大.故B正確,
5、A、C、D錯(cuò)誤.231熱點(diǎn)精練2運(yùn)動(dòng)圖像問(wèn)題知識(shí)方法鏈接圖象問(wèn)題要圖象問(wèn)題要“四看四看”“”“一注意一注意”(1)看坐標(biāo)軸:看清坐標(biāo)軸所表示的物理量,明確因變量(縱軸表示的量)與自變量(橫軸表示的量)之間的制約關(guān)系.(2)看圖象:識(shí)別兩個(gè)相關(guān)量的變化趨勢(shì),從而分析具體的物理過(guò)程.(3)看縱坐標(biāo)、“斜率”和“面積”:vt圖象中根據(jù)坐標(biāo)值、“斜率”和“面積”可分析速度、加速度和位移的大小、方向特點(diǎn).xt圖象中根據(jù)坐標(biāo)值、“斜率”可分析位移、速度的大小、方向特點(diǎn).(4)看交點(diǎn):明確圖線與圖線的交點(diǎn)、圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的物理意義.(5)一注意:利用vt圖象分析兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),要注意兩個(gè)物體的出發(fā)點(diǎn),
6、即注意它們是從同一位置出發(fā),還是從不同位置出發(fā).若從不同位置出發(fā),要注意出發(fā)時(shí)兩者的距離.真題模擬精練答案解析4.(2016江蘇單科5)小球從一定高度處由靜止下落,與地面碰撞后回到原高度再次下落,重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,豎直向上為正方向.下列速度v和位置x的關(guān)系圖象中,能描述該過(guò)程的是5645645.(2017南京市、鹽城市一模)如圖2所示,E為斜面的中點(diǎn),斜面上半段光滑,下半段粗糙,一個(gè)小物體由頂端靜止釋放,沿斜面下滑到底端時(shí)速度為零.小物體下滑過(guò)程中位移x、速度v、合力F、加速度a與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示.以沿斜面向下為正方向,則下列圖象中可能正確的是答案解析564圖2
7、解析解析物體在光滑的斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移時(shí)間圖線的開(kāi)口向上,然后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤.物體在前半段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后半段做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由于到達(dá)底端的速度為零,則前半段和后半段的平均速度相等,由于位移相等,則在前半段和后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,故B正確.由B選項(xiàng)知,前半段和后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度等于勻減速直線運(yùn)動(dòng)的初速度,則勻加速和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等,方向相反,則合力大小相等,方向相反,故C、D錯(cuò)誤.5646.(2017儀征中學(xué)模擬)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸做勻加速直線運(yùn)動(dòng).其位置時(shí)間圖象如圖3所示,則下列說(shuō)法正確的是A.該質(zhì)點(diǎn)在t0時(shí)速度為零B.該質(zhì)點(diǎn)在
8、t1 s時(shí)的速度大小為2 m/sC.該質(zhì)點(diǎn)在t0到t2 s時(shí)間內(nèi)的位移大小為6 mD.該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為2 m/s2答案解析564圖3該質(zhì)點(diǎn)在t1 s時(shí)的速度大小為vat41 m/s4 m/s,故B錯(cuò)誤.564熱點(diǎn)精練3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用知識(shí)方法鏈接1.分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的流程注意:注意:(1)抓好兩個(gè)分析:受力分析與運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,特別是多過(guò)程問(wèn)題,一定要明確各過(guò)程受力的變化、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的變化、速度方向的變化等.(2)求解加速度是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.2.陌生的圖象(非vt、xt等圖象)要先找圖象的函數(shù)關(guān)系式(根據(jù)動(dòng)力學(xué)規(guī)律對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程列方程,找出兩物理量在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任一位置的關(guān)系,分離出因變量即可),由
9、函數(shù)關(guān)系式確定截距、斜率等的物理意義.真題模擬精練答案7.(多選)(2015江蘇單科 6)一人乘電梯上樓,在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖4所示,以豎直向上為a的正方向,則人對(duì)電梯的壓力A.t2 s時(shí)最大 B.t2 s時(shí)最小C.t8.5 s時(shí)最大 D.t8.5 s時(shí)最小897圖4解析897解析解析由題圖知,在上升過(guò)程中,在04 s內(nèi),加速度方向向上,F(xiàn)Nmgma,所以向上的加速度越大,電梯對(duì)人的支持力就越大,由牛頓第三定律可知,人對(duì)電梯的壓力就越大,故A正確,B錯(cuò)誤;由題圖知,在710 s內(nèi)加速度方向向下,由mgFNma知,向下的加速度越大,人對(duì)電梯的壓力就越小,故C錯(cuò)誤,D正確
10、.8.小明想抓獲池塘中的一條大魚(yú),結(jié)果魚(yú)受驚后使出洪荒之力斜向右下方勻加速游向池塘深處而逃脫,如圖5所示,這時(shí)魚(yú)所受水的作用力方向可能是A.水平向左 B.水平向右C.豎直向上 D.豎直向下答案897圖59.為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力,教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1(s1s0)處分別設(shè)置一個(gè)擋板和一面小旗,如圖6所示.訓(xùn)練時(shí),讓運(yùn)動(dòng)員和冰球都位于起跑線上,教練員將冰球以速度v0擊出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板;冰球被擊出的同時(shí),運(yùn)動(dòng)員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗.答案圖6訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí),運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處.假定運(yùn)動(dòng)員在滑行過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng),冰球到達(dá)擋板時(shí)的速
11、度為v1.重力加速度為g.求:(1)冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);897解析897解析解析設(shè)冰球的質(zhì)量為m,冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,加速度大小為a,由牛頓第二定律得mgma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v12v022as0 (2)滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度.答案897解析解析解析冰球到達(dá)擋板時(shí),滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員中,剛好到達(dá)小旗處的運(yùn)動(dòng)員的加速度最小.設(shè)這種情況下,冰球和運(yùn)動(dòng)員的加速度大小分別為a1和a2,所用的時(shí)間為t.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v02v122a1s0 897熱點(diǎn)精練4連接體問(wèn)題知識(shí)方法鏈接1.分析分析“滑塊滑塊滑板滑板”模型時(shí)要抓住一個(gè)轉(zhuǎn)折和兩個(gè)關(guān)聯(lián)模型時(shí)要抓住一個(gè)轉(zhuǎn)折和兩個(gè)關(guān)聯(lián)(1)一個(gè)
12、轉(zhuǎn)折滑塊與滑板達(dá)到相同速度或者滑塊從滑板上滑下是受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn).(2)兩個(gè)關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)折前、后受力情況之間的關(guān)聯(lián)和滑塊、滑板位移和板長(zhǎng)之間的關(guān)聯(lián).(3)兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的臨界條件加速度相同且兩物體間的摩擦力為最大靜摩擦力,分析此臨界條件前后物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是解題的關(guān)鍵.2.靈活應(yīng)用整體法與隔離法靈活應(yīng)用整體法與隔離法(1)整體法:在連接體問(wèn)題中,如果不需要求物體之間的相互作用力,且連接體的各部分具有相同的加速度,一般采用整體法列牛頓第二定律方程.(2)隔離法:如果需要求物體之間的相互作用力或?qū)τ诩铀俣炔煌倪B接體,一般采用隔離法列牛頓第二定律方程.真題模擬精練答案解析10.(多選)(20
13、16江蘇單科9)如圖7所示,一只貓?jiān)谧肋吤偷貙⒆啦紡聂~(yú)缸下拉出,魚(yú)缸最終沒(méi)有滑出桌面,若魚(yú)缸、桌布、桌面兩兩之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等,則在上述過(guò)程中A.桌布對(duì)魚(yú)缸摩擦力的方向向左B.魚(yú)缸在桌布上的滑動(dòng)時(shí)間和在桌面上的相等C.若貓?jiān)龃罄Γ~(yú)缸受到的摩擦力將增大D.若貓減小拉力,魚(yú)缸有可能滑出桌面111210圖7解析解析桌布對(duì)魚(yú)缸摩擦力的方向向右,A項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,魚(yú)缸的質(zhì)量為m,由牛頓第二定律可得魚(yú)缸在桌布和桌面上滑動(dòng)的加速度大小相同,均為ag,魚(yú)缸離開(kāi)桌布時(shí)的速度為v,則魚(yú)缸在桌布上和在桌面上滑動(dòng)時(shí)間均為t ,B項(xiàng)正確;貓?jiān)龃罄r(shí),魚(yú)缸受到的摩擦為Ffmg不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤;
14、若貓減小拉力,魚(yú)缸在桌布上加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng),離開(kāi)桌布時(shí)的速度vgt增大,加速運(yùn)動(dòng)的位移x1 增大,且魚(yú)缸在桌面上減速滑行的位移x2 也增大,則魚(yú)缸有可能滑出桌面,D項(xiàng)對(duì).11121011.(多選)如圖8甲所示,一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板靜置于光滑水平面上,其上放置一質(zhì)量為m的小滑塊.木板受到水平拉力F作用時(shí),用傳感器測(cè)出長(zhǎng)木板的加速度a與水平拉力F的關(guān)系如圖乙所示,重力加速度g10 m/s2,下列說(shuō)法正確的是A.小滑塊的質(zhì)量m2 kgB.小滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因 數(shù)為0.1C.當(dāng)水平拉力F7 N時(shí),長(zhǎng)木板的 加速度大小為3 m/s2D.當(dāng)水平拉力F增大時(shí),小滑塊的加速度一定增大圖8答案解析111
15、210由上可知:F大于6 N時(shí) aF20,由F4,a0,即得:0.2,所以aF4,當(dāng)F7 N時(shí),長(zhǎng)木板的加速度為:a3 m/s2.故B錯(cuò)誤,C正確.11121012.(2017揚(yáng)州中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試)如圖9所示,有1、2、3三個(gè)質(zhì)量均為m1 kg的物體,物體2與物體3通過(guò)不可伸長(zhǎng)輕繩連接,跨過(guò)光滑的定滑輪,設(shè)長(zhǎng)板2到定滑輪足夠遠(yuǎn),物體3離地面高H5.75 m,物體1與長(zhǎng)板2之間答案解析的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.長(zhǎng)板2在光滑的桌面上從靜止開(kāi)始釋放,同時(shí)物體1(可視為質(zhì)點(diǎn))在長(zhǎng)板2的左端以v4 m/s的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好沒(méi)有從長(zhǎng)板2的右端掉下,g取10 m/s2.求:(1)長(zhǎng)板2開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加
16、速度大??;111210圖9答案答案6 m/s2解析解析設(shè)向右為正方向物體1:mgma1a1g2 m/s2物體2:FTmgma2物體3:mgFTma3且a2a3111210解析解析設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t1物體1和長(zhǎng)板2速度相等v1va1t1a2t1,代入數(shù)據(jù)解得t10.5 s,v13 m/s所以長(zhǎng)板2的長(zhǎng)度L0 x1x21 m111210(2)長(zhǎng)板2的長(zhǎng)度L0;答案答案1 m答案解析(3)當(dāng)物體3落地時(shí),物體1在長(zhǎng)板2上的位置.解析111210答案答案答案物體1在長(zhǎng)板2的最左端111210解析解析此后,假設(shè)物體1、2、3相對(duì)靜止一起加速FT12mamgFT1ma,即mg3ma對(duì)物體1分析:Ff靜ma3.3 NFfmg2 N,故假設(shè)不成立,物體1和長(zhǎng)板2相對(duì)滑動(dòng)物體1:a4g2 m/s2物體2:FT2mgma5物體3:mgFT2ma6且a5a6得111210整體下落高度hHx25 m解得t21 shx31 m物體1在長(zhǎng)板2的最左端.
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