高考二轮三轮物理总复习专题案(粤教版)专题二　牛顿运动定律与直线运动

欢迎进入物理课堂 专题二牛顿运动定律与直线运动 专题二牛顿运动定律与直线运动 专题二 主干知识整合 一 匀变速直线运动的规律1 匀变速直线运动的公式 专题二 主干知识整合 2 匀变速直线运动的规律的应用技巧 1 任意相邻相等时间内的位移之差相等 即 x x2 x1 x3 x2 aT2 xm xn m n aT2 2 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 即vt 2 3 对于初速度为零的匀变速直线运动 可尽量利用初速度为零的运动特点解题 如第n秒的位移等于前n秒的位移与前n 1秒的位移之差 即x n xn xn 1 an2 a n 1 2 a 2n 1 专题二 主干知识整合 4 逆向思维法 将末速度为零的匀减速直线运动转换成初速度为零的匀加速直线运动处理 末速度为零的匀减速直线运动 其逆运动为初速度为零的匀加速直线运动 两者加速度相同 如竖直上抛运动上升阶段的逆运动为自由落体运动 竖直上抛运动上升阶段的最后1s内的位移与自由落体运动第1s的位移大小相等 5 加速度不变的匀减速直线运动涉及反向运动时 先减速后反向加速 可对全过程直接应用匀变速运动的规律解题 如求解初速度为19 6m s的竖直上抛运动中3s末的速度 可由vt v0 gt直接解得vt 9 8m s 负号说明速度方向与初速度相反 专题二 主干知识整合 3 图象问题 1 两种图象 专题二 主干知识整合 2 v t图象的特点 v t图象上只能表示物体运动的两个方向 t轴上方代表的是 正方向 t轴下方代表的是 负方向 所以v t图象只能描述物体做 直线运动 的情况 不能描述物体做 曲线运动 的情况 v t图象的交点表示同一时刻物体的速度相等 v t图象不能确定物体的初始位置 3 利用运动图象分析运动问题要注意以下几点 确定图象是v t图象还是x t图象 明确图象与坐标轴交点的意义 专题二 主干知识整合 明确图象斜率的意义 v t图象中图线的斜率或各点切线的斜率表示物体的加速度 斜率的大小表示加速度的大小 斜率的正负反映了加速度的方向 x t图象中图线的斜率或各点切线的斜率表示物体的速度 斜率的大小表示速度的大小 斜率的正负反映了速度的方向 明确图象与坐标轴所围的面积的意义 明确两条图线交点的意义 专题二 主干知识整合 二 牛顿第二定律的四性 专题二 主干知识整合 三 超重与失重1 物体具有向上的加速度 或具有向上的加速度分量 时处于超重状态 2 物体具有向下的加速度 或具有向下的加速度分量 时处于失重状态 物体具有的向下的加速度等于重力加速度时处于完全失重状态 注意 无论是超重还是失重 物体的重力不会改变 四 力F与直线运动的关系合外力F与物体的速度v在同一直线上时 物体做直线运动 若F与v同向 物体做加速运动 若F与v反向 物体做减速运动 在以上情形下 若力F恒定 则物体做匀变速直线运动 专题二 要点热点探究 探究点一追及与相遇问题 初速度小 或初速度为零 的甲物体匀加速追做匀速运动的速度大的乙物体 1 当两者速度相等时 甲 乙两物体的间距为甲追上乙前的最大距离 2 若甲从两物体第一次相遇的位置开始追乙 当两者位移相等时 甲 乙两物体再次相遇 若甲 乙刚开始相距s0 则当两物体的位移之差为s0时 甲 乙两物体相遇 专题二 要点热点探究 例1一辆值勤的警车停在一条公路的直道边 当警员发现从他旁边以v 8m s的速度匀速行驶的货车有违章行为时 决定前去追赶 经 t 2 5s警车发动起来 以加速度a 2m s2做匀加速运动 试问 1 警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车 2 若警车能达到的最大速度是vm 12m s 达到最大速度后以该速度匀速运动 则警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车 专题二 要点热点探究 例1 1 10s 2 14s 解析 1 x v t 2 5 8m 20m设警车发动起来后要经时间t1才能追上违章的货车 则 vt1 x 解得t1 10s 2 若警车的最大速度是vm 12m s 则警车发动起来后加速的时间t0 6s 10s 这以后警车做匀速运动 设警车发动起来后经过时间t2追上违章的货车 则 vm t2 t0 vt2 x解得t2 14s 专题二 要点热点探究 点评 警车追上货车的条件是 从警车开始运动开始计时 相同时间内警车的位移减去货车的位移等于开始计时时刻二者之间的距离 下面的变式题是利用图象考查追及问题 专题二 要点热点探究 专题二 要点热点探究 例1变式题D 解析 由图可知甲的加速度a1比乙的加速度a2大 在达到速度相等的时间T内两车相对位移为s1 若s0 s1 s2 速度相等时甲比乙位移多s1s1 两车速度相等时还没有追上 并且此后甲车快 更追不上 D错 专题二 要点热点探究 物体在传送带上运动的问题 应以地面为参考系 首先根据牛顿第二定律确定其加速度的大小和方向 然后根据直线运动规律分析其运动情况 特别应关注物体的速度与传送带速度相等后的受力情况是否发生变化 探究点二涉及传送带的动力学问题 专题二 要点热点探究 例2如图1 2 2所示 水平传送带AB长l 8 3m 质量为M 1kg的木块随传送带一起以v1 2m s的速度向左匀速运动 传送带的传送速度恒定 木块与传送带间的动摩擦因数 0 5 当木块运动至最左端A点时 一颗质量为m 20g的子弹以v0 300m s水平向右的速度正对射入木块并穿出 穿出速度v 50m s 以后每隔1s就有一颗子弹射中木块 设子弹射穿木块的时间极短 且每次射入点各不相同 g取10m s2 求 1 第一颗子弹射入木块并穿出时木块的速度 2 在被第二颗子弹击中前 木块向右运动离A点的最大距离 专题二 要点热点探究 例2 1 3m s 2 0 9m 解析 1 设子弹第一次射穿木块后木块的速度为v 方向向右 则在第一次射穿木块的过程中 对木块和子弹整体由动量守恒定律 取向右为正方向 得mv0 Mv1 mv Mv 解得v 3m s 方向向右 专题二 要点热点探究 2 木块向右滑动中加速度大小为a g 5m s2 以速度v 3m s向右滑行 速度减为零时所用时间为t1 0 6s显然这之前第二颗子弹仍未射出 所以木块向右运动离A点的最大距离sm 0 9m 点评 此题考查了动量守恒定律 牛顿运动定律和运动学的基本规律在传送带问题中的应用情况 解答此题的关键是要求学生分析物理过程 建立清晰的物理情景 并注意到过程之间的内在联系 专题二 要点热点探究 专题二 要点热点探究 A t2时刻 小物块离A处的距离达到最大B t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离达到最大C 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D 0 t3时间内 小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 例2变式题B 解析 结合图乙 在0 t1时间内 物体向左做匀减速直线运动 t1时刻运动到最左边 A错 在t1 t2时间内 物体向右做匀加速直线运动 但由于速度小于传送带的速度 物体与传送带的相对位移仍在增大 t2时刻相对位移最大 B对 0 t2时间内 物体相对传送带向左运动 一直受到向右的滑动摩擦力 f mg不变 但t2时刻以后物体相对传送带静止 摩擦力为0 C D错 专题二 要点热点探究 探究点三直线运动中的动态分析 例 双选 如图1 2 4所示 运动员 10m跳板跳水 运动的过程可简化为 运动员走上跳板 将跳板从水平位置B压到最低点C 跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A 然后运动员做自由落体运动 竖直落入水中 跳板自身重力忽略不计 则下列说法正确的是 专题二 要点热点探究 A 运动员向下运动 B C 的过程中 先失重后超重 对板的压力先减小后增大B 运动员向下运动 B C 的过程中 先失重后超重 对板的压力一直增大C 运动员向上运动 C B 的过程中 先超重后失重 对板的压力先增大后减小D 运动员向上运动 C B 的过程中 先超重后失重 对板的压力一直减小 专题二 要点热点探究 例3BD 解析 运动员由B C的过程中 先向下加速运动后向下减速运动 即先失重后超重 但跳板的形变量一直变大 所以跳板所受的压力一直变大 选项A错误 B正确 运动员由C B的过程中 先向上加速运动后向上减速运动 即先超重后失重 跳板所受的压力一直变小 选项C错误 D正确 专题二 要点热点探究 点评 解答本题的关键是将B C的过程中分解为两个阶段 第一阶段的特点是向下加速运动 第二阶段的特点是向下减速运动 利用牛顿第二定律分别对加速运动和减速运动阶段的加速度大小及方向变化规律作出判断 然后根据超重和失重知识得出结果 专题二 要点热点探究 专题二 要点热点探究 专题二 要点热点探究 例3变式题CD 解析 当弹性绳达到原长后 开始阶段 人所受的重力大于弹性绳对人的弹力 人向下做加速度逐渐减小的加速运动 当重力等于弹性绳对人的弹力时 加速度为零 速度最大 选项C正确 当速度达到最大值以后 人向下做减速运动 加速度方向向上 且逐渐增大 由于弹性绳处于原长时 人具有向下的速度 此时加速度等于重力加速度 运动至平衡位置下方对称位置时的加速度向上且等于重力加速度 故当人达到最低点时 加速度一定大于重力加速度 选项D正确 专题二 教师备用习题 备选理由 本题中物块1 物块2 车厢具有相同的加速度 综合考查了物体受力分析 受力平衡 牛顿第二定律等重要考点 1 如图所示 质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上 并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1 与物体1相连接的绳与竖直方向保持 角不变 则 专题二 教师备用习题 A 车厢的加速度为gsin B 绳对物体1的拉力为C 底板对物体2的支持力为 m2 m1 gD 物体2所受底板的摩擦力为m2gsin 专题二 教师备用习题 解析 B对物体1受力分析可得 m1gtan m1a a gtan 绳子拉力F 对物体2受力分析可得 支持力FN m2g 摩擦力F1 m2a m2gtan 所以选B 专题二 教师备用习题 备选理由 本题考查了牛顿运动定律 超重与失重现象 功的概念 符合广东高考的特点 2 如图所示是 神舟 系列航天飞船返回舱返回地面的示意图 假定其过程可简化为 打开降落伞一段时间后 整个装置匀速下降 为确保安全着陆 需点燃返回舱的缓冲火箭 在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动 则 专题二 教师备用习题 A 火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B 返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C 返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D 返回舱在喷气过程中处于失重状态 专题二 教师备用习题 解析 A在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动 加速度方向向上 返回舱处于超重状态 动能减小 返回舱所受合外力做负功 返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力 火箭开始喷气前匀速下降 拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力 火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用 因而伞绳对返回舱的拉力瞬间变小 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全