2020版高考物理大二轮专题突破通用版课件：专题一 第二讲　力与直线运动 .pptx

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1、第 二 讲 力 与 直 线 运 动 -2- 网络构建 -3- 策略指导 分析近几年的考题可以看出,高考命题突出对运动图象的理解应 用、牛顿第二定律的应用等知识的考查,主要从匀变速直线运动规 律的应用能力、应用图象分析物体运动规律的能力、牛顿第二定 律在系统问题、多阶段问题中的应用能力等方面进行命题。 在2020年二轮复习备考中,要在掌握动力学问题处理的基本方 法、弄清解题的常见误区的基础上,熟练掌握各种常见模型的解答 方法,如连接体、传送带、板块模型等;掌握隔离法和整体法应用, 学会临界或极值问题的分析方法,注重运动图象及牛顿第二定律的 应用。 -4- 高考真题 1.(多选)(2018全国卷)

2、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 考点定位:对图象的理解及利用图象解题 解题思路与方法:在v-t 图象中图象包围的面积代表位移,图象的 斜率代表加速度,解本题要利用这个知识点求解。 答案解析解析 关闭 假设两车在t1时刻也并排(相遇)行驶,由题图可知,在t1t2内,甲的速度 总是大于乙的速度,则t2时刻甲在乙的前面,与题设矛盾,选项A错误;在 t1时刻甲车在后

3、,乙车在前,则在t2时刻两车才有可能并排行驶,选项B 正确;v-t图象的斜率表示加速度,由题图可知,甲、乙车的加速度都是先 减小后增大,选项D正确。 答案解析 关闭 BD -5- 考点定位:匀变速直线运动规律应用 解题思路与方法:运动员竖直上升做匀减速运动,可用逆向思维 法,看成初速度为零的匀加速直线运动,然后用比例求解。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -6- 3.(多选)(2015全国卷)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面, 其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均 为已知量,则可求出( ) A.斜面的倾角 B.物块的质量 C.物块与斜面间的动

4、摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 考点定位:牛顿运动定律 解题思路与方法:根据速度时间图象的斜率找到不同阶段的加 速度,结合受力分析和运动学规律是解答此类题目基本方法。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -7- 4.(2018全国卷)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( ) 考点定位:运动学公式、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律 解题思路与方法:由牛顿运动定律,F-mg+F弹=ma,F弹=k(x0

5、- x),kx0=mg,联立解得表达式,然后判断。 答案解析解析 关闭 由牛顿运动定律F-mg+F弹=ma,F弹=k(x0-x),kx0=mg,联立解得 F=ma+kx,对比题给的四个图象,可能正确的是A。 答案解析 关闭 A -8- 5.(2017全国卷)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(s1T,故A错误;物块c做匀速直线 运动,处于平衡状态,c不受摩擦力,故B错误;当水平拉力增大为原 由牛顿第二定律得:对a、b、c系统: b、c一起做匀减速直线运动,对b、c系统由牛顿第二定律得 :2mg=2ma,对c由牛顿第二定律得:f=ma,解得:f=mg,故D错误;故

6、 选C。 -37- 考点一考点二 5.在一块固定的倾角为的木板上叠放质量均为m的一本英语词典 和一本汉语词典,图甲中英语词典在上,图乙中汉语词典在上,已知 图甲中两本书一起匀速下滑,图乙中两本书一起加速下滑。已知两 本书的封面材料不同,但每本书的上下两面材料都相同,近似认为 滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,设英语词典和木板之间的动摩擦 因数为1,汉语词典和木板之间的动摩擦因数为2,英语词典和汉语 词典之间的动摩擦因数为3,则下列说法正确的是 ( ) -38- 考点一考点二 A.12 B.36 N (3)1 s 解析: (1)由题图乙可知,01 s内,M、N均没有滑动,F1=F=kt;13 s,M

7、 、N相对静止,但整体相对地面运动,故t=1 s时,恰好有 Ff1=1(m+M)g=3 N,求得木板与地面间的动摩擦因数1=0.1;3 s后, M、N相对滑动,m受到滑动摩擦力,有2mg=5 N,求得木板与铁块间 的动摩擦因数为2=0.5。 (2)使铁块从木板上滑落,必须有铁块的加速度大于木板的加速度, 设铁块的加速度为a1,木板的加速度为a2,由牛顿第二定律, 对铁块有:F-2mg=ma1 对木板:2mg-1(m+M)g=Ma2 当a1a2时,铁块才能从木板上滑落,代入数据解得:F6 N。 -59- 考点一考点二 (3)由牛顿第二定律F-2mg=ma1,解得a1=3 m/s2; 对木板:2m

8、g-1(m+M)g=Ma2,解得a2=1 m/s2 解得:t=1 s。 -60- 考点一考点二 考法4 动力学中的临界极值问题(含弹簧问题)(M) 规律方法 动力学中的临界极值问题常涉及的物理模型有板块模 型、传送带模型、弹簧模型等。 1.处理临界问题的三种方法 -61- 考点一考点二 2.对于弹簧模型要明确以下几点 (1)弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算(在弹性限度内),即 F=kx,其中x是弹簧的形变量(与原长相比的伸长量或缩短量,不是 弹簧的实际长度)。 (2)高中研究的弹簧都是轻弹簧(不计弹簧自身的质量,也不会有 动能和加速度)。 (3)不论弹簧处于何种运动状态(静止、匀速或变速),轻

9、弹簧两端 所受的弹力一定等大反向。 (4)弹簧的弹力属于接触力,弹簧两端必须都与其他物体接触才可 能有弹力。如果弹簧的一端和其他物体脱离接触,或处于拉伸状态 的弹簧突然被剪断,那么弹簧两端的弹力都将立即变为零。 -62- 考点一考点二 【典例7】(多选)如图所示,质量均为m=500 g的木块A、B叠放在 一起,轻弹簧的劲度为k=100 N/m,上、下两端分别和B与水平面相 连。原来系统处于静止。现用竖直向上的拉力F拉A,使它以a=2.0 m/s2的加速度向上做匀加速运动。则下列说法正确的是( ) A.经过0.1 s,A与B恰好分离 B.向上做匀加速运动过程中拉力F的最小值是2 N C.向上做匀

10、加速运动过程中拉力F的最大值是6 N D.刚施加拉力F瞬间A、B间压力为2 N 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -63- 考点一考点二 思维点拨两个相互接触的物体被弹簧弹出,这两个物体恰好分开 的位置,就是临界点。“恰好分开”既可以认为已经分开,也可以认为 还未分开。认为已分开,那么这两个物体间的弹力必然为零;认为 未分开,那么这两个物体的速度、加速度必然相等。同时利用这两 个结论,就能分析出当时弹簧所处的状态。 -64- 考点一考点二 【典例8】如图是汽车运送圆柱形工件的示意图。图中P、Q、 N是固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑,汽车静 止不动时Q传感器示数为零,P、N传

11、感器示数不为零。当汽车向左 匀加速启动过程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数不为零。 已知sin 15=0.26,cos 15=0.97,tan 15=0.27,g取10 m/s2。则汽 车向左匀加速启动的加速度可能为( ) A.3 m/s2B.2.5 m/s2 C.2 m/s2D.1.5 m/s2 思维点拨对圆柱形工件受力分析,根据平衡条件和牛顿第二定律 列式进行求解,明确加速度的表达式,再进行分析,明确加速度的范 围,从而选出正确选项。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -65- 考点一考点二 【典例9】(多选)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静 止叠放在水平地面上。A、

12、B间的动摩擦因数为,B与地面间的动 摩擦因数为 。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。 现对A施加一水平拉力F,则 ( ) 思维点拨找临界条件:一起运动选整体为研究对象,相互作用的 摩擦力最大是临界条件,即可求一起运动的最大拉力,也是相对滑 动的最小拉力。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -66- 考点一考点二 13.(2019辽宁沈阳模拟)如图所示,水平桌面上放置一个倾角为45 的光滑楔形滑块A,一细线的一端固定于楔形滑块A的顶端O处,细 线另一端拴一质量为m=0.2 kg的小球。若滑块与小球一起以加速 度a向左做匀加速运动(g取10 m/s2),则下列说法正确的是( ) C.当

13、a=5 m/s2时,地面对A的支持力一定 大于两个物体的重力之和 D.当a=15 m/s2时,地面对A的支持力一定小于两个物体的重力之和 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -67- 考点一考点二 14.(多选)(2019湖南怀化一模)如图所示,质量为M=2 kg、长为 L=1.5 m的木板静止在光滑的水平面上,木板上右端放着一可视为 质点的小滑块,小滑块的质量为m=1 kg,小滑块与木板之间的动摩 擦因数为=0.2。若用水平向右拉力F作用在木板上,g取10 m/s2,则 下列说法正确的是( ) A.F=8 N时,小滑块与木板保持相对静止 B.F=10 N时,小滑块与木板发生相对滑动 C.F=

14、12 N时,小滑块从木板上滑下所需的时间为2 s D.F=12 N时,小滑块从木板上滑下时木板的动量大小为10 kgm/s 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -68- 考点一考点二 15.(2019西南名校联盟模拟)A、B两物体(可视为质点)质量为mA= kg、mB=2 kg,用轻质弹簧连接,静止于斜面,斜面足够长,如图所 示。B物体所在位置及下方斜面光滑,上方斜面粗糙,B与上方斜面 的动摩擦因数为0.5,现在B上加一作用力F,使B做加速度a=2 m/s2的 匀加速直线运动,至A刚好离开挡板时,撤去F。弹簧劲度系数k=100 N/m,g取10 m/s2。(已知sin 37=0.6,cos 3

15、7=0.8)求: (1)撤去外力时,B的速度大小; (2)若撤去外力的同时,剪断弹簧,B从开始运动至最高点的位移大 小。 答案解析解析 关闭 答案解析 关闭 -69- 如何利用“假设法”求解物理问题 方法概述 根据所研究的物理问题,从题设条件的各种可能情况中,做出某 种假设,然后从这假设出发,运用物理概念和规律进行推理或计算, 从而寻找问题答案的方法,叫假设法。 1.假设法解题的特点:运用假设法解题,可以使复杂问题简单化, 抽象的物理思维具体化,深奥的物理概念浅显化。 2.假设法的分类:(1)假设一个物理状态;(2)假设一个模型;(3)假设 一个物理过程;(4)假设一个条件;(5)假设一个结论

16、。 3.假设法解题的关键:选定合适的假设对象;合理运用物理概念和 规律进行推理或计算。 -70- 【典例1】(2019湖北武汉武昌区调研)如图所示,在倾角为 =37的足够长斜面上放置一质量M=2 kg、长度L=1.5 m的极薄 平板AB,在薄平板的上端A处放一质量m=1 kg的小滑块(视为质点), 将小滑块和薄平板同时无初速释放。已知小滑块与薄平板之间的 动摩擦因数为1=0.25、薄平板与斜面之间的动摩擦因数为 2=0.5,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。求: (1)释放后,小滑块的加速度a1和薄平板的加速度a2; (2)从释放小滑块,到小滑块滑离薄平板,所经历

17、的时间t。 -71- 思维点拨由于不确定小滑块和薄平板同时无初速释放,两者是一 起滑动还是分别滑动,因此可通过假设一种运动状态进行分析。 答案: (1)4 m/s2 1 m/s2 (2)1 s 解析: (1)设释放后,滑块会相对于平板向下滑动, 对滑块,由牛顿第二定律有: mgsin 37-Ff1=ma1 其中FN1=mgcos 37,Ff1=1FN1 解得:a1=gsin 37-1gcos 37=4 m/s2 对薄平板,由牛顿第二定律有: Mgsin 37+Ff1-Ff2=Ma2 其中FN2=mgcos 37+Mgcos 37,Ff2=2FN2 解得:a2=1 m/s2 a1a2,假设成立,

18、即滑块会相对于平板向下滑动。 则加速度a1=4 m/s2,a2=1 m/s2。 -72- x2=L 解得:t=1 s -73- 【典例2】(2019全国卷)静止在水平地面上的两小物块A、B, 质量分别为mA=1.0 kg,mB=4.0 kg;两者之间有一被压缩的微型弹簧, A与其右侧的竖直墙壁距离l=1.0 m,如图所示。某时刻,将压缩的微 型弹簧释放,使A、B瞬间分离,两物块获得的动能之和为Ek=10.0 J 。释放后,A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的 动摩擦因数均为=0.20。重力加速度g取10 m/s2。A、B运动过程 中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。 (1)

19、求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小; (2)物块A、B中的哪一个先停止?该物块刚停止时A与B之间的距 离是多少? (3)A和B都停止后,A与B之间的距离是多少? -74- 思维点拨1.对于该题首先需要理解弹簧释放后瞬间A、B组成的 系统动量守恒,再结合能量关系求解出A、B各自的速度大小,可判 定A、B都会做匀减速直线运动,并且易知是B先停下; 2.在第(3)问中,由于不知A能否与B碰撞,可先假设能与B碰撞,进 行分析; 3.A是否已经到达墙处,则需要通过假设,然后根据计算确定。 答案: (1)vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s (2)B先停止 0.50 m (3)0.91 m 解析: (

20、1)设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB,以向右为 正方向,由动量守恒定律和题给条件有 -75- 联立式并代入题给数据得 vA=4.0 m/s,vB=1.0 m/s (2)A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等,因而两者滑动时加速 度大小相等,设为a。假设A和B发生碰撞前,已经有一个物块停止, 此物块应为弹簧释放后速度较小的B。设从弹簧释放到B停止所需 时间为t,B向左运动的路程为sB,则有 在时间t内,A可能与墙发生弹性碰撞,碰撞后A将向左运动,碰撞并不 改变A的速度大小,所以无论此碰撞是否发生,A在时间t内的路程sA 都可表示为 -76- 联立式并代入题给数据得 sA=1.75 m

21、,sB=0.25 m 这表明在时间t内A已与墙壁发生碰撞,但没有与B发生碰撞,此时A 位于出发点右边0.25 m处。B位于出发点左边0.25 m处,两物块之间 的距离s为 s=0.25 m+0.25 m=0.50 m (3)t时刻后A将继续向左运动,假设它能与静止的B碰撞,碰撞时速度 的大小为vA,由动能定理有 联立式并代入题给数据得 -77- 故A与B将发生碰撞。设碰撞后A、B的速度分别为vA和vB,由动 量守恒定律与机械能守恒定律有 这表明碰撞后A将向右运动,B继续向左运动。设碰撞后A向右运动 距离为sA时停止,B向左运动距离为sB时停止,由运动学公式有 -78- 方法总结假设法的一般程序

22、: (1)对物理过程作粗略的定性或半定量的分析,找出各种可能性并 记为Ai(i=1,2,3,k,n) (2)在各种可能性中选择其一而提出假设:假设Ak为真。 (3)在“Ak为真”的假设基础之上,进一步对物理过程做出精确的定 量分析,求得相应的结论Bk。 (4)以相应的后继检验手段Ck进行检验,以确定Ak的真伪,进而确 定结论Bk的真伪。 (5)若“Bk为真”,则问题获得最终解决:若“Bk为伪”,则再调整原有 假设而“假设Aj为真”(jk),并在新的假设基础上重复上述解答过程, 直至获得问题的最终解决。 -79- (2017全国卷)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场,一带电 油滴在该电场中竖

23、直向上做匀速直线运动,速度大小为v0。在油滴 处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不 变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持 续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g。 (1)求油滴运动到B点时的速度; (2)求增大后的电场强度的大小;为保证后来的电场强度比原来的 大,试给出相应的t1和v0应满足的条件。已知不存在电场时,油滴以 初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A两点间距离的 两倍。 -80- 解析: (1)设油滴质量和电荷量分别为m和q,油滴速度方向向上为 正。油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动,故匀 强电场方向向上。在t=0时,电场强度突然从E1增加至E2时,油滴做 竖直向上的匀加速运动,加速度方向向上,大小a1满 -81- 由式得v2=v0-2gt1 (2)由题意,在t=0时刻前有 式中h是B、A两点之间的距离。 若B点在A点之上,依题意有 -82- -83-