第2讲 力与直线运动 课件 -2025届高考物理一轮复习备考

第2讲　力与直线运动 1 【学习目标】 1.掌握匀变速直线运动规律及应用,理解牛顿运动定律及应用。 2.灵活选取研究对象,会根据实际情况构建动力学模型。 3.同时掌握整体法与隔离法、数形转换法、临界极值法、控制变量法等解题方法,联系生活实际,培养学生的物理观念和科学思维. 学习目标 题型 1　直线运动规律综合应用 主要内容 考查知识点 匀变速直线运动规律及其重要结论、自由落体及竖直上抛运动、追及相遇问题、运动图像综合分析与牛顿第二定律及动能定理等综合 两种物理思想 逆向思维、极限思想 两个易错 易混点 (1)物体做加速运动还是减速运动取决于速度方向与加速度方向间的关系 (2)“刹车”问题要先判断刹车时间,再分析计算 题 型 1 3 （续表） 主要内容 追及问题 临界条件 速度相等是距离最大或最小的临界条件,速度大追速度小的有最小间距(或碰撞、反超),速度小的追速度大的有最大间距 应用牛顿第二 定律解决匀变 速直线运动问 题的一般思路 抓住两个分析,即受力情况分析和运动情况分析,必要时要画运动情景示意图.对于多运动过程问题,一定要找准转折点,特别是转折点的速度 题 型 1 4 例1 [2024·山东卷] 如图所示,固定的光滑斜面上有一木板,其下端与斜面上A点距离为L.木板由静止释放,若木板长度为L,通过A点的时间间隔为Δt1;若木板长度为2L,通过A点的时间间隔为Δt2.Δt2∶Δt1为 (　)   √ 题 型 1 5   题 型 1 6 题 型 1 [技法点拨]   7     √ 题 型 1 8     题 型 1 9     题 型 1 10 [技法点拨] 动力学常见的临界问题 (1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是弹力FN=0. (2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值. (3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是张力FT=0. (4)加速度变化时,速度达到最值的临界条件:加速度变为0. 题 型 1 11 [迁移拓展] 1. [2024·山东济南模拟] 如图所示,B是水平地面上AC的中点,可视为质点的小物块以某一初速度从A点滑动到C点停止.小物块经过B点时的速度等于它在A点时速度的一半,则小物块与AB段间的动摩擦因数μ1和小物块与BC段间的动摩擦因数μ2的大小关系为 (　) A.μ1=4μ2 B.μ1=3μ2 C.μ1=2μ2 D.μ1=μ2 √   题 型 1 12 2. [2024·江苏苏州模拟] 如图所示,质量为M=2 kg的玩具动力小车在水平面上运动时,小车受到的牵引力F=8 N和阻力Ff=1 N均为恒力,小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m=1 kg的物体由静止开始运动.运动t=4 s后,轻绳从物体上脱落,物体继续滑行一段时间后停止.物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.4,g取10 m/s2,不计空气阻力.下列说法正确的是 (　)   √ 题 型 1 13   绳子脱离时物体的速度v1=at=4 m/s,绳子脱离时,由牛顿第二定律得μmg=ma2,解得a2=4 m/s2,由速度公式得v1=a2t2,解得t2=1 s,选项C错误; 绳子脱离后,对小车受力分析,由牛顿第二定律得F-Ff=Ma3,解得a3=3.5 m/s2,物体刚停止时,小车的速度大小v2=v1+a3t2=7.5 m/s,选项D错误. 14 题 型 2 1.常见图像 常见图像 斜率k 面积 两图像交点 x-t图像   表示相遇 v-t图像 位移x 不表示相遇,表示此时速度相等,往往是距离最大或最小的临界点 a-t图像   速度变 化量Δv 表示此时加速度相等 题型 2　动力学图像综合问题 2.非常规图像 非常规图像 (举例) 函数表达式 斜率k 纵截 距b v2-x图像 2a v0 a-F图像 -μg 题 型 2 例3 [2024·福建卷] 某直线运动的v-t图像如图所示,其中0~3 s为直线,3~3.5 s为曲线,3.5~6 s为直线,则以下说法正确的是 (　) A.0~3 s的平均速度为10 m/s B.3.5~6 s做匀减速直线运动 C.0~3 s的加速度比3.5~6 s的大 D.0~3 s的位移比3.5~6 s的小 √ 题 型 2   根据v-t图像可知,3.5~6 s内质点做匀减速直线运动,故B正确;   题 型 2   题 型 2   [技法点拨] 题 型 2 题 型 2     √ 题 型 2       解决图像问题的关键 (1)看清图像的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始. (2)理解图像的物理意义,能够抓住图像的一些关键点,如斜率、截距、面积、交点、拐点等,判断物体的运动情况或受力情况,再结合牛顿运动定律求解. [技法点拨] 题 型 2 [迁移拓展] 1. [2024·湖南长沙模拟] 如图甲所示,足够高的水平长桌面上,P点左边光滑,右边粗糙,物块A在砝码B的拉动下从桌面左端开始运动,其v-t图像如图乙所示.已知砝码B质量为0.20 kg,重力加速度g取10 m/s2,用mA表示物块A的质量,μ表示物块A与P点右边桌面之间的动摩擦因数,则(　) A.mA=1.0 kg,μ=0.2 B.mA=0.4 kg,μ=0.125 C.mA=0.8 kg,μ=0.125 D.mA=0.8 kg,μ=0.2 √ 题 型 2   题 型 2   √ 2. (多选)[2024·湖北荆州模拟] 甲、乙两质点在同一直线上运动,从t=0时刻起同时出发,甲做匀加速直线运动,x-t图像如图甲所示;乙做匀减速直线运动,整个运动过程的x-v2图像如图乙所示.下列说法正确的是 (　) √ 题 型 2     题 型 2 1.某动车在A城与B城间运行,正常行驶速度为v0,现在两城间增设两停靠站,每站停车时间为t0,设动车启动加速、停靠减速的加速度大小都是a,则增设停靠站点后动车相对此前运行时间增加了 ( ) √ 备 用 习 题   备 用 习 题 2. (多选)将一小球竖直上抛,过一段时间小球回到抛出点.以向上为正方向,绘制出小球从抛出到回到抛出点(t2时刻)的v-t图像如图所示.小球运动过程中仅受重力和空气阻力.下列说法正确的是(　　) A.小球上升过程所用时间为全过程所用时间的一半 B.小球速率越大,则受到的空气阻力越大 C.小球回到抛出点时的速率v2一定比抛出时的速率v1小 D.v-t图像在t轴上方所围面积与在t轴下方所围面积大小相等 √ √ √ 备 用 习 题   整个过程由于由图像可知上升过程中加速度逐渐减小,即随着速度减小,阻力也减小,而下降过程中加速度逐渐减小,则随着速度增大,阻力也增大,选项B正确; 有阻力做负功,则小球回到抛出点时的速率v2一定比抛出时的速率v1小,选项C正确; 备 用 习 题 v-t图像在t轴上方所围面积等于上升的位移大小,在t轴下方所围面积等于下降的位移大小,则两部分面积应该大小相等,选项D正确. 备 用 习 题 3. 质量m=2 kg的物块在粗糙的水平地面上运动,t=0时刻开始受到方向相反的水平拉力F1、F2的作用,以3 m/s的速度做匀速直线运动,F1、F2随时间t的变化规律如图所示,g取10 m/s2,则下列说法正确的是 (　　) A.物块与地面间的动摩擦因数为0.3 B.3 s末物块的加速度大小为15 m/s2 C.5 s末物块的速度大小为1.5 m/s D.0~5 s内物块的位移大小为9 m √ 备 用 习 题 [解析] 0~2 s内,物块处于平衡状态,有F1+F2-μmg=0,解得μ=0.2,故A错误;       备 用 习 题 4. (多选)[2022·全国甲卷] 如图所示,质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上,二者用一轻弹簧水平连接,两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度大小为g.用水平向右的拉力F拉动P,使两滑块均做匀速运动;某时刻突然撤去该拉力,则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前 (　　) A.P的加速度大小的最大值为2μg B.Q的加速度大小的最大值为2μg C.P的位移大小一定大于Q的位移大小 D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小 √ √ 备 用 习 题 [解析] 设两滑块的质量均为m,撤去拉力前,两滑块均做匀速直线运动,则拉力大小为F=2μmg,撤去拉力前对Q受力分析,可知弹簧的弹力为FT0=μmg,以向右为正方向,撤去拉力瞬间,弹簧弹力不变,两滑块与桌面间仍然保持相对滑动,对滑块P,根据牛顿第二定律得-FT0-μmg=maP1,解得滑块P的加速度aP1=-2μg,此刻滑块Q所受的力不变,加速度仍为零,滑块P做减速运动,故P、Q间距离减小,弹簧的伸长量变小,弹簧弹力变小,根据牛顿第二定律可知,P减速运动的加速度减小,而滑块Q受到的合力增大,方向向左,向右做加速度增大的减速运动,故刚撤去拉力瞬间,P的加速度最大,为2μg, 备 用 习 题 弹簧第一次恢复原长时, Q的加速度最大,由牛顿第二定律得-μmg=maQm,解得滑块Q的加速度aQm=-μg,故滑块Q的加速度大小的最大值为μg,A正确,B错误. 从此刻开始到弹簧第一次恢复原长前,滑块P、Q都向右运动,P、Q间的距离在减小,故P的位移一定小于Q的位移,C错误. 备 用 习 题 弹簧第一次恢复原长时,由牛顿第二定律得-μmg=maP2,解得滑块P的加速度aP2=-μg,撤去拉力时,P、Q的速度相等,滑块P开始时的加速度大小为2μg,之后做加速度减小的减速运动,最后弹簧恢复原长时加速度大小为μg,而滑块Q开始的加速度为0,之后做加速度增大的减速运动,最后弹簧恢复原长时加速度大小也为μg,由于同一时刻滑块P的加速度大于滑块Q的加速度,所以滑块P的速度减小得快,即P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小,D正确. 备 用 习 题 5. 图甲是某商场的自动电梯,为节约能源,电梯装有感应装置,电梯上没顾客时,电梯处于等待状态,速度接近于0.当有顾客踏上平台后,电梯开始加速运转,达到最大速度后做匀速运动.现将电梯看成由如图乙所示的水平和倾斜两部分组成,水平部分xAB=0.8 m,倾斜部分xBC=30 m,倾斜部分高度xBD=6 m.有一顾客踏上原来静止的电梯,马上和电梯一起运动,假设加速过程加速度大小不变,已知一般电梯的最大速度为0.8 m/s,顾客质量为65 kg.若顾客从踏上电梯A端至到达电梯末端C用时39.75 s,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)匀加速阶段电梯的加速度大小; [答案] 0.32 m/s2 备 用 习 题   备 用 习 题 (2)顾客运动到B点时的速度大小;   5. 图甲是某商场的自动电梯,为节约能源,电梯装有感应装置,电梯上没顾客时,电梯处于等待状态,速度接近于0.当有顾客踏上平台后,电梯开始加速运转,达到最大速度后做匀速运动.现将电梯看成由如图乙所示的水平和倾斜两部分组成,水平部分xAB=0.8 m,倾斜部分xBC=30 m,倾斜部分高度xBD=6 m.有一顾客踏上原来静止的电梯,马上和电梯一起运动,假设加速过程加速度大小不变,已知一般电梯的最大速度为0.8 m/s,顾客质量为65 kg.若顾客从踏上电梯A端至到达电梯末端C用时39.75 s,重力加速度g取10 m/s2,求: 备 用 习 题   备 用 习 题 (3)t=2.4 s时电梯对人的摩擦力的方向和大小. [答案] 沿倾斜电梯向上　109.2 N 5. 图甲是某商场的自动电梯,为节约能源,电梯装有感应装置,电梯上没顾客时,电梯处于等待状态,速度接近于0.当有顾客踏上平台后,电梯开始加速运转,达到最大速度后做匀速运动.现将电梯看成由如图乙所示的水平和倾斜两部分组成,水平部分xAB=0.8 m,倾斜部分xBC=30 m,倾斜部分高度xBD=6 m.有一顾客踏上原来静止的电梯,马上和电梯一起运动,假设加速过程加速度大小不变,已知一般电梯的最大速度为0.8 m/s,顾客质量为65 kg.若顾客从踏上电梯A端至到达电梯末端C用时39.75 s,重力加速度g取10 m/s2,求: 备 用 习 题   备 用 习 题 $$