2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題一第2講勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律學(xué)案

1、第2講勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律 思維導(dǎo)圖要點(diǎn)熟記 1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(1)速度公式：vv0at。(2)位移公式：xv0tat2。(3)速度和位移的關(guān)系式：v2v2ax。(4)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度：v。(5)任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間t內(nèi)的位移之差是一個(gè)恒量，即xxn1xnat2。2.對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像的認(rèn)識(shí)，應(yīng)注意以下三點(diǎn)(1)xt圖像的斜率表示速度；vt圖像的斜率表示加速度；vt圖像的面積表示位移。(2)無(wú)論是xt圖像還是vt圖像都只能描述直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而不表示物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。(3)xt圖像中，交點(diǎn)表示兩物體位移相等，vt圖像中，交點(diǎn)表示兩物體速度相等。3.牛頓第二定律的表達(dá)式：fma或f

2、xmax、fymay，且加速度的方向與合外力方向一致。4.超重和失重：物體加速度方向向上或有向上的分量為超重狀態(tài)，加速度方向向下或有向下的分量為失重狀態(tài)。研考向提能力_考向研析_掌握應(yīng)試技能考向一勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用1把握三點(diǎn)信息(1)六個(gè)公式：vv0at，xv0tat2，2axv2v，xt，v，xat2。(2)兩類(lèi)問(wèn)題：處理剎車(chē)類(lèi)問(wèn)題或勻減速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)要注意判斷速度減小到零的時(shí)間t0，再進(jìn)行分析計(jì)算。(3)一個(gè)方向：六個(gè)公式都是矢量式，求解問(wèn)題時(shí)，首先要規(guī)定一個(gè)正方向。一般選擇v0的方向?yàn)檎较颉?知三求二一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，一般用五個(gè)物理量來(lái)描述，即v0、v、a、x、t。在這五個(gè)

3、量中，只要知道其中三個(gè)量，就可以求解其他兩個(gè)未知量。3抓關(guān)鍵、巧突破若涉及追及、相遇或避免碰撞等問(wèn)題，解題的關(guān)鍵是抓住題目中的關(guān)鍵字眼，充分挖掘題目中的隱含條件，如“剛好”“恰好”“最多”“至少”等，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖，找出時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系并列出方程。典例1(2020山東濟(jì)南區(qū)縣聯(lián)考)校車(chē)交通安全問(wèn)題已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，國(guó)務(wù)院發(fā)布的校車(chē)安全管理?xiàng)l例將校車(chē)安全問(wèn)題納入法制軌道。若校車(chē)以v072 km/h 的速度行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)在x33 m遠(yuǎn)處有人開(kāi)始橫穿馬路，立即采取剎車(chē)措施。已知司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間t10.75 s，剎車(chē)的加速度大小為4 m/s2。(1)從司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況至汽車(chē)行駛完33 m

4、的距離，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間？此時(shí)車(chē)速多大？(2)如果行人橫穿20 m寬的馬路，橫穿速度為5 m/s，行人是否可能有危險(xiǎn)？(3)校車(chē)安全管理?xiàng)l例規(guī)定：校車(chē)運(yùn)行中，如遇到意外情況，駕駛員按下安全按鈕，校車(chē)車(chē)速會(huì)迅速降至v07.2 km/h以下，如果按(2)中條件，此時(shí)行人橫穿馬路是否有危險(xiǎn)？解析(1)由題可知v072 km/h20 m/s，在t10.75 s的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，校車(chē)行駛的距離x1v0t115 m開(kāi)始剎車(chē)后校車(chē)勻減速行駛，加速度大小a4 m/s2設(shè)勻減速行駛的時(shí)間為t2，則有xx1v0t2at解得t21 s(t29 s舍去)此時(shí)校車(chē)的速度v2v0at216 m/s校車(chē)行駛完33 m的距離，總共所

5、用的時(shí)間tt1t21.75 s。(2)校車(chē)行駛33 m正好到達(dá)路口時(shí)，行人橫穿馬路走過(guò)的距離lv人t51.75 m8.75 m此時(shí)行人接近馬路中心，車(chē)以16 m/s的速度行至路口，可能有危險(xiǎn)。(3)校車(chē)在0.75 s的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離x115 m之后速度迅速降為v07.2 km/h2 m/s后做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到速度減到零，該過(guò)程校車(chē)行駛的距離x30.5 m校車(chē)前進(jìn)的總位移xx1x315.5 m，由于校車(chē)前進(jìn)的總位移小于33 m，故行人沒(méi)有危險(xiǎn)。答案(1)1.75 s16 m/s(2)可能有危險(xiǎn)(3)沒(méi)有危險(xiǎn)1(2019高考全國(guó)卷)如圖，籃球架下的運(yùn)動(dòng)員原地垂直起跳扣籃，離地后重心上升的最大

6、高度為h。上升第一個(gè)所用的時(shí)間為t1，第四個(gè)所用的時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力，則滿足()a12b23c34 d45解析：空氣阻力不計(jì)，運(yùn)動(dòng)員豎直上升過(guò)程做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，位移為h時(shí)的速度為0。逆向觀察，運(yùn)動(dòng)員做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則連續(xù)相等位移所用時(shí)間之比為1(1)()()。由題意知，t2t11(2)2，由結(jié)果知選項(xiàng)c正確。答案：c2(多選)(2020吉林長(zhǎng)春實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三模擬)動(dòng)車(chē)把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車(chē)廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，而動(dòng)車(chē)組就是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)輛(動(dòng)車(chē))加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車(chē)輛(也叫拖車(chē))編成一組。若動(dòng)車(chē)組在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，從計(jì)時(shí)開(kāi)始，通過(guò)第一個(gè)60 m所用時(shí)間

7、是10 s，通過(guò)第二個(gè)60 m 所用時(shí)間是6 s，則()a動(dòng)車(chē)組的加速度為0.5 m/s2，接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為78 mb動(dòng)車(chē)組的加速度為1 m/s2，接下來(lái)的6 s內(nèi)的位移為96 mc動(dòng)車(chē)組計(jì)時(shí)開(kāi)始的速度為3.5 m/sd動(dòng)車(chē)組計(jì)時(shí)開(kāi)始的速度為2.5 m/s解析：第一個(gè)60 m內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度v16 m/s，第二個(gè)60 m內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度v210 m/s，則動(dòng)車(chē)組的加速度a0.5 m/s2，根據(jù)xat2得，接下來(lái)6 s內(nèi)的位移x3x2at260 m0.536 m78 m，故a正確，b錯(cuò)誤；動(dòng)車(chē)組的初速度v0v1a6 m/s0.5 m/s3.5 m/s，故c正確，d錯(cuò)誤。答案：ac

8、3在慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年的閱兵中，質(zhì)量為m的戰(zhàn)斗機(jī)接受檢閱后返回某機(jī)場(chǎng)，降落在跑道上的減速過(guò)程可簡(jiǎn)化為兩個(gè)勻減速直線運(yùn)動(dòng)：飛機(jī)以速度95 m/s著陸后立即打開(kāi)減速阻力傘，加速度大小為2.5 m/s2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為20 s；隨后在無(wú)阻力傘的情況下減速直至停下，在平直跑道上減速滑行總路程為2 075 m。求第二個(gè)減速階段飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和加速度大小。解析：以飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?。v095 m/s，a12.5 m/s2，t120 s，x2 075 m由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vv0at得，第一個(gè)減速階段的末速度v95 m/s(2.5)20 m/s45 m/s由v2v2ax得，第一個(gè)減速階段的位移x1 m1

9、 400 m又xx1x2，則第二個(gè)減速階段的位移x2(2 0751 400)m675 m由平均速度公式xt得，第二個(gè)減速階段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2 s30 s，加速度為a2 m/s21.5 m/s2即第二個(gè)減速階段飛機(jī)的加速度大小為1.5 m/s2。答案：30 s1.5 m/s2考向二運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像問(wèn)題1六個(gè)要素運(yùn)動(dòng)學(xué)圖像主要有xt、vt、at圖像，解題突破口是圖像中的“軸”“線”“斜率”“點(diǎn)”“面積”“截距”六要素。2“三看”“一注意” 一看軸：明確圖像的種類(lèi)，如vt圖像、xt圖像、at圖像。明確物理意義，選用相應(yīng)規(guī)律處理問(wèn)題。二看線：分析圖線，分析相應(yīng)物理量的具體變化過(guò)程。明確運(yùn)動(dòng)分成幾個(gè)階段。三看

10、斜率、截距、交點(diǎn)和面積：對(duì)不同的圖像，分析斜率、截距、交點(diǎn)或圖線與坐標(biāo)軸所圍面積的意義，利用圖中數(shù)據(jù)結(jié)合相應(yīng)物理規(guī)律列式，合理分析得出結(jié)論。注意：xt圖像和vt圖像描述的都是直線運(yùn)動(dòng)，而at圖像描述的不一定是直線運(yùn)動(dòng)。典例2(2020陜西漢中二模)如圖所示，圖甲為質(zhì)點(diǎn)a和b做直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像，圖乙為質(zhì)點(diǎn)c和d做直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像。由圖可知()a若t1時(shí)刻a、b兩質(zhì)點(diǎn)第一次相遇，則t2時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)第二次相遇b若t1時(shí)刻c、d兩質(zhì)點(diǎn)第一次相遇，則t2時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)第二次相遇ct1到t2時(shí)間內(nèi)，b和d兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變dt1到t2時(shí)間內(nèi)，a和d兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速率先減小后增大解析由圖甲可知，

11、t1t2時(shí)間內(nèi)，a、b兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移相等，若t1時(shí)刻a、b兩質(zhì)點(diǎn)第一次相遇，則t2時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)第二次相遇，故a正確；t1到t2時(shí)間內(nèi)，根據(jù)vt圖像與t軸圍成的面積表示位移知，c的位移大于d的位移，若t1時(shí)刻c、d兩質(zhì)點(diǎn)第一次相遇，則t2時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)不會(huì)相遇，故b錯(cuò)誤；t1到t2時(shí)間內(nèi)，b、d兩質(zhì)點(diǎn)中只有b質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變，d質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向未發(fā)生改變，故c錯(cuò)誤；t1到t2時(shí)間內(nèi)，根據(jù)xt圖像的斜率表示速度知，a質(zhì)點(diǎn)的速度不變，由圖乙所示的vt圖像可知，d質(zhì)點(diǎn)的速率先減小后增大，故d錯(cuò)誤。答案a方法技巧處理圖像問(wèn)題可參考如下操作流程4(2020河北衡水中學(xué)高三調(diào)研)甲、乙兩輛汽車(chē)沿同一平直路

12、面行駛，其vt圖像如圖所示。下列對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的是()a在第10 s末，乙車(chē)改變運(yùn)動(dòng)方向b在第10 s末，甲、乙兩車(chē)相距150 mc在第20 s末，甲、乙兩車(chē)相遇d若開(kāi)始時(shí)乙車(chē)在前，則兩車(chē)可能相遇兩次解析：由圖可知，在20 s內(nèi)，乙車(chē)一直沿正方向運(yùn)動(dòng)，速度方向沒(méi)有改變，故a錯(cuò)誤；由于不知道初始位置甲、乙相距多遠(yuǎn)，所以無(wú)法判斷在10 s末兩車(chē)相距多遠(yuǎn)，及在20 s末能否相遇，故b、c錯(cuò)誤；若剛開(kāi)始乙在前，且距離為150 m，則在10 s末兩車(chē)相遇，之后甲在乙的前面，乙的速度增大，在20 s后的某個(gè)時(shí)刻可與甲再次相遇，故d正確。答案：d5.如圖所示是一物體做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖像，則下列根據(jù)

13、vt圖像作出的加速度時(shí)間(at)圖像和位移時(shí)間(xt)圖像正確的是()解析：由vt圖像知，01 s內(nèi)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a10，位移xvt，x與t成正比；13 s內(nèi)，物體的加速度不變，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a21 m/s2，位移為xv0(t1 s)a2(t1 s)2t22t m，可知xt圖像是開(kāi)口向下的拋物線；35 s內(nèi)，物體沿負(fù)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a30.5 m/s2，位移為xv0(t3 s)a3(t3 s)2，xt圖像是開(kāi)口向上的拋物線，且35 s內(nèi)物體的位移為1 m。由數(shù)學(xué)知識(shí)知，只有a選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的圖像正確。答案：a6(多選)汽車(chē)a和汽車(chē)b在平直的公路上沿兩平行車(chē)道同向行

14、駛，a車(chē)在后(如圖甲所示)。以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，此時(shí)兩車(chē)相距x012 m。汽車(chē)a運(yùn)動(dòng)的xt圖像如圖乙所示，汽車(chē)b運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖丙所示，則下列說(shuō)法正確的是()a在t3 s時(shí)，兩車(chē)相距最遠(yuǎn)，且最遠(yuǎn)距離為20 mbb車(chē)在06 s內(nèi)的位移為23 mc在t8 s時(shí)，兩車(chē)相遇d若t1 s時(shí)，a車(chē)緊急制動(dòng)(視為勻變速)，要使a車(chē)追不上b車(chē)，則a車(chē)的加速度大小應(yīng)大于 m/s2解析：由圖乙可知a車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為va4 m/s，由圖丙分析可知，t3 s時(shí)兩車(chē)速度相等，相距最遠(yuǎn)，由位移關(guān)系得最遠(yuǎn)距離為20 m，選項(xiàng)a正確；b車(chē)在06 s內(nèi)的位移和05 s內(nèi)的位移相等，為24 m，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；08

15、s內(nèi)a車(chē)的位移大小為32 m，b車(chē)的位移大小為24 m，位移之差為8 m，此時(shí)a車(chē)未追上b車(chē)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；t1 s時(shí)兩車(chē)相距16 m，當(dāng)b車(chē)停下來(lái)后，a車(chē)速度減為零時(shí)恰好追上b車(chē)，此時(shí)a車(chē)的加速度為一臨界值，b車(chē)停止之前的位移為16 m，所以a車(chē)的總位移為32 m，由速度與位移的關(guān)系v22ax可知，加速度a m/s2，故要使a車(chē)追不上b車(chē)，則a車(chē)的加速度大小應(yīng)大于 m/s2，選項(xiàng)d正確。答案：ad考向三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用1三類(lèi)題型應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合性問(wèn)題主要有：瞬時(shí)性問(wèn)題、連接體問(wèn)題、圖像問(wèn)題。2三個(gè)關(guān)鍵(1)瞬時(shí)性問(wèn)題注意“剛性體”力的“瞬變”與“彈性體”力的“漸變”。(2)連接體問(wèn)

16、題注意“加速度相同”的條件，靈活應(yīng)用整體法和隔離法。(3)圖像問(wèn)題注意把圖像與具體的題意、情境結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問(wèn)題作出準(zhǔn)確判斷。命題角度瞬時(shí)性問(wèn)題 典例3如圖所示，質(zhì)量為m的球與輕質(zhì)彈簧和水平輕質(zhì)細(xì)線相連，、的另一端分別固定于水平和豎直墻上，彈簧與豎直方向夾角為，球靜止時(shí)，中的拉力為f1、中的拉力為f2。當(dāng)僅剪斷、中的一根的瞬間，下列說(shuō)法正確的是()a若剪斷，則球的加速度ag，方向水平向右b若剪斷，則球的加速度a，方向沿的延長(zhǎng)線c若剪斷，則球的加速度a，方向水平向左d若剪斷，則球的加速度ag，方向豎直

17、向上解析球受力如圖甲所示，由共點(diǎn)力平衡條件得f2mgtan ，f1。剛剪斷彈簧的瞬間，彈簧彈力與細(xì)線彈力均突變?yōu)榱?，故小球只受重力，加速度為g，方向豎直向下，a、b錯(cuò)誤；剛剪斷細(xì)線的瞬間，彈簧彈力和重力不變，球受力如圖乙所示，由共點(diǎn)力平衡條件得f合f2mgtan ma，所以agtan ，方向水平向左，c正確，d錯(cuò)誤。答案c命題角度連接體問(wèn)題典例4(多選)如圖所示，足夠長(zhǎng)的水平桌面上放置著質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的長(zhǎng)木板b，質(zhì)量也為m的小物體a放置在長(zhǎng)木板b的右端，不可伸長(zhǎng)的輕繩1的一端與a相連，另一端跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪與b相連，在長(zhǎng)木板b的右側(cè)用跨過(guò)定滑輪的不可伸長(zhǎng)的輕繩2系著質(zhì)量為2m的重錘c。已知重

18、力加速度為g，各接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為(0.5)，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，系統(tǒng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()aa、b、c的加速度大小均為b輕繩1的拉力為c輕繩2的拉力為mgd當(dāng)a運(yùn)動(dòng)到b的左端時(shí)，物體c的速度為 解析三個(gè)物體的加速度大小相等，設(shè)三個(gè)物體的加速度均為a，對(duì)物體a：ft1mgma，對(duì)b：ft2mg2mgft1ma，對(duì)c：2mgft22ma，聯(lián)立解得agg，ft1mg，ft2mg2mg，選項(xiàng)b正確，a、c錯(cuò)誤；當(dāng)a運(yùn)動(dòng)到b的左端時(shí)有at2at2l，此時(shí)物體a、b、c的速度均為vat ，選項(xiàng)d正確。答案bd方法技巧“整體法、隔離法”應(yīng)用的兩點(diǎn)技巧(1)當(dāng)連接體中各物體具有共同的

19、加速度時(shí)，一般采用整體法，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不同時(shí)，一般采用隔離法，如典例中a、b兩物體雖然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔離法。(2)求連接體內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)必須用隔離法，如典例中求繩1和繩2的作用力時(shí)采用隔離法。命題角度圖像問(wèn)題典例5某同學(xué)用位移傳感器研究木塊在斜面上的滑動(dòng)情況，裝置如圖(a)所示，已知斜面傾角37。他使木塊以初速度v0沿斜面上滑，并同時(shí)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，繪得木塊從開(kāi)始上滑至最高點(diǎn)，然后又下滑回到出發(fā)處過(guò)程中的xt圖線如圖(b)所示。圖中曲線左側(cè)起始端的坐標(biāo)為(0，1.4)，曲線最低點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.5，0.4)。重力加速度g取10 m/s2。求：(1)木塊上滑時(shí)

20、的初速度v0的大小和上滑過(guò)程中的加速度a的大小；(2)木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)木塊滑回出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度vt的大小。解析(1)木塊勻減速上滑，由圖像得到：末速度v0，位移x1.4 m0.4 m1.0 m，時(shí)間為t0.5 s。根據(jù)位移時(shí)間公式，有xv0tat2根據(jù)速度時(shí)間公式，有vv0at聯(lián)立解得v04 m/s，a8 m/s2(負(fù)號(hào)表示方向沿斜面向下)。(2)上滑過(guò)程，木塊受重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有mgsin 37mgcos 37ma代入數(shù)據(jù)解得0.25。(3)木塊下滑過(guò)程，根據(jù)牛頓第二定律，有mgsin 37mgcos 37ma代入數(shù)據(jù)解得a4 m/s2物體勻加速下滑

21、，根據(jù)速度位移公式，有v2ax解得vt m/s2 m/s。答案(1)4 m/s8 m/s2(2)0.25(3)2 m/s方法技巧解動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題的兩點(diǎn)技巧 (1)分清類(lèi)別：即分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過(guò)程，會(huì)分析臨界點(diǎn)。(2)獲取正確信息：抓住圖像的一些關(guān)鍵點(diǎn)，如斜率、截距、面積、交點(diǎn)、拐點(diǎn)等，判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況或受力情況，再結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。7. (2020高考山東卷)一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示。乘客所受支持力的大小用fn表示，速度大小用v表示。重力加速度大小為g。以下判斷正確的是()a0t1時(shí)間內(nèi)，v增大，fnmgbt1t2時(shí)間內(nèi)，v減小，fnmgct2t3時(shí)間內(nèi)，v增大，fnmgdt2t3時(shí)間內(nèi)，v減小，fnmg解析