專題-二-牛頓定律與直線運(yùn)動(dòng)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)?wù)n件

高三物理復(fù)習(xí)專題二牛頓定律與直線運(yùn)動(dòng)1/52物理溫故而知新1、如圖1－1－3所表示，A、B為豎直墻壁上等高兩點(diǎn)，AO、BO為長(zhǎng)度相等兩根輕繩，CO為一根輕桿，轉(zhuǎn)軸C在AB中點(diǎn)D正下方，AOB在同一水平面上，∠AOB＝90°，∠COD＝60°。若在O點(diǎn)處用輕繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m物體，則平衡后繩AO所受拉力大小為多少？圖1-1-32/52物理溫故而知新3/52

溫故而知新4/52

4、如圖所表示，保持角a不變，將B點(diǎn)向上移，則BO繩拉力將：

A.逐步減小B.逐步增大

C.先減小后增大D.先增大后減小。ABOCGa溫故而知新5/52圖6 溫故而知新6/52?探究一勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題例1[·全國(guó)卷Ⅰ]汽車由靜止開始在平直公路上行駛，0～60s內(nèi)汽車加速度隨時(shí)間改變圖線如圖1－2－1所表示。(1)畫出汽車在0～60s內(nèi)v－t圖線；(2)求在這60s內(nèi)汽車行駛旅程。7/52【解析】(1)由加速度圖象可知前10s汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，后20s汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)后恰好停頓，最大速度為20m/s。所以v－t圖線為下列圖?！敬鸢浮?1)如圖所表示(2)900m(2)汽車運(yùn)動(dòng)旅程為勻加速、勻速、勻減速三段位移之和。

s＝s1＋s2＋s3＝900m。

8/52練習(xí)1：質(zhì)量為m飛機(jī)靜止在水平直跑道上。飛機(jī)起飛過(guò)程可分為兩個(gè)勻加速運(yùn)動(dòng)階段，其中第一階段飛機(jī)加速度為a1，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1。當(dāng)?shù)诙A段結(jié)束時(shí)，飛機(jī)剛好到達(dá)要求起飛速度v0。飛機(jī)起飛過(guò)程中，在水平直跑道上經(jīng)過(guò)旅程為x，受到阻力恒為f。求第二階段飛機(jī)運(yùn)動(dòng)加速度a2和運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2。

9/52【答案】

a2＝v20－a21t212x－a1t21，t2

＝

2x－a1

t21v0

＋

a1

t1

【解析】第一、二階段結(jié)束時(shí)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)速度分別為v1＝a1t1

①

v0＝v1＋a2t2

②

運(yùn)動(dòng)位移分別為x1＝12a1t21③

x2＝v1t2＋12a2t22④

總位移x＝x1＋x2

⑤

解①～⑤式，可得a2＝v20－a21t212x－a1t21，t2

＝

2x－a1

t21v0

＋

a1

t1

10/52練2(·邯鄲市5月二模)跳水是一項(xiàng)優(yōu)美水上運(yùn)動(dòng),圖甲是北京奧運(yùn)會(huì)跳水比賽中小將陳若琳和王鑫在跳臺(tái)上騰空而起英姿.假如陳若琳質(zhì)量為m,身高為L(zhǎng),她站在離水面H高跳臺(tái)上,重心離跳臺(tái)面高度為h1,豎直向上躍起后重心又升高了h2到達(dá)最高點(diǎn),入水時(shí)身體豎直,當(dāng)手觸及水面時(shí)伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓水花動(dòng)作,如圖乙所表示,這時(shí)陳若琳重心離水面約為h3.整個(gè)過(guò)程中空氣阻力可忽略不計(jì),重力加速度為g,求陳若琳從離開跳臺(tái)到手觸及水面過(guò)程中可用于完成一系列動(dòng)作時(shí)間.問(wèn)：(1)運(yùn)動(dòng)員在從起跳到手入水過(guò)程中做什么運(yùn)動(dòng)?(2)上躍過(guò)程位移為多少?下落過(guò)程中位移又為多少?位移大小依據(jù)什么來(lái)確立?11/52答案1勻減速運(yùn)動(dòng)或豎直上拋運(yùn)動(dòng).答案2上躍過(guò)程位移為重心位置改變量h2,下落過(guò)程位移也是位移改變量(H+h1+h2-h3),應(yīng)依據(jù)重心位置改變找位移.解析陳若琳躍起后可看作豎直向上勻減速運(yùn)動(dòng),重心上升高度h2,設(shè)起跳速度為v0,則v02=2gh2

上升過(guò)程時(shí)間t1=解得t1=12/52陳若琳從最高處自由下落到手觸及水面過(guò)程中重心下落高度x=H+h1+h2-h3

設(shè)下落過(guò)程時(shí)間為t2,則x=gt22

解得t2==陳若琳要完成一系列動(dòng)作可利用時(shí)間t=t1+t2=+答案+13/52

?探究點(diǎn)二v－t圖象應(yīng)用問(wèn)題A．若s0＝S1＋S2，兩車不會(huì)相遇

B．若s0＜S1，兩車相遇2次

C．若s0＝S1，兩車相遇1次

D．若s0＝S2，兩車相遇1次

例2[·海南卷]

甲、乙兩車在一平直道路上同向運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖1－2－2所表示，圖中△OPQ和△OQT面積分別為S1和S2(S2＞S1)。初始時(shí)，甲車在乙車前方s0處，

(

)

14/52【答案】ABC【點(diǎn)撥】這類問(wèn)題是開始相隔一定距離兩物體，加速度小(乙)勻加速追做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度大(甲)問(wèn)題。15/52練1如圖甲所表示,質(zhì)量m=2.0kg物體靜止在水平面上,物體跟水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20.從t=0時(shí)刻起,物體受到一個(gè)水平力F作用而開始運(yùn)動(dòng),前8s內(nèi)F隨時(shí)間t改變規(guī)律如圖乙所表示.g取10m/s2.求:(1)在圖丙坐標(biāo)系中畫出物體在前8s內(nèi)v—t圖象.(2)前8s內(nèi)水平力F所做功.

16/521.v—t圖象反應(yīng)依然是數(shù)學(xué)關(guān)系,只不過(guò)它有了詳細(xì)物理意義.所以要畫v—t圖象,必須采取動(dòng)力學(xué)方法得到v與t數(shù)學(xué)關(guān)系.2.對(duì)于多過(guò)程問(wèn)題要?jiǎng)澐植灰粯舆\(yùn)動(dòng)階段,逐過(guò)程分析.3.v—t圖象斜率表示加速度,面積表示位移,所以第(2)問(wèn)求位移時(shí)可借用圖象來(lái)求,請(qǐng)同學(xué)們自己完成.17/52解析(1)0~4s內(nèi),由牛頓第二定律得F-μmg=ma1 (1分)a1=3m/s2 (1分)4s末物體速度為v4=a1t4=12m/s (1分)4~5s,由牛頓第二定律得-F-μmg=ma2 (1分)a2=-7m/s2 (1分)5s末物體速度為v5=5m/s (1分)18/52再經(jīng)時(shí)間t停頓,則t==2.5s (1分)8s內(nèi)v—t圖象以下列圖所表示 (4分)(2)0~4s內(nèi)位移為x1=a1t42=24m (1分)4~5s內(nèi)位移為x2==8.5m (1分)5s后水平力消失,所以前8s內(nèi)力F做功為19/52W=F1x1-F2x2=155J (2分)(或由動(dòng)能定了解)W-μmg(x1+x2)=mv52

解得W=155J (2分)答案

(1)看法析圖(2)155J20/52練2如圖所表示,質(zhì)量為2kg物體,放在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1水平面上,在水平拉力作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng),水平拉力做功W和物體發(fā)生位移x之間關(guān)系如圖所表示,g取10m/s2,則（）

A.此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.此物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.此物體在OA段做勻速直線運(yùn)動(dòng)21/52解析

WF=F·x,AB段直線斜率表示力F,F=N=2N,Ff=μmg=0.1×2×10N=2N,F=Ff,B正確FOA=N=5N>Ff,C正確.答案

BC22/52題型三追及和相遇問(wèn)題例3車以25m/s速度勻速直線行駛,在它后面有一輛摩托車,當(dāng)兩車相距1000m時(shí),摩托車從靜止起動(dòng)做勻加速運(yùn)動(dòng)追趕汽車,摩托車最大速度可達(dá)30m/s,若使摩托車在4min時(shí)剛好追上汽車,摩托車追上汽車后,關(guān)閉油門,速度到達(dá)12m/s時(shí),沖上光滑斜面,上滑最大高度為H,求:(1)摩托車做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度a?(2)摩托車追上汽車前兩車相距最大距離x?(3)摩托車上滑最大高度H?(g取10m/s2)23/52x2=+30(240-)追上條件為x2=x1+1000a==2.25m/s2

(2)摩托車與汽車速度相等時(shí)相距最遠(yuǎn)設(shè)此時(shí)刻為T,最大距離為xm

即25=aT

T=sxm=1000+25T-=m=1138m(3)=MgH

H=7.2m答案(1)2.25m/s2(2)1138m(3)7.2m解析

(1)設(shè)汽車位移為x1,摩托車位移為x2

摩托車加速度為a,摩托車到達(dá)最大速度所用時(shí)間為t,則30=at

x1=25×24024/52分析追及問(wèn)題方法技巧1.要抓住一個(gè)條件,兩個(gè)關(guān)系一個(gè)條件:即二者速度相等,它往往是物體間能否追上或二者距離最大，最小臨界條件,也是分析判斷切入點(diǎn).兩個(gè)關(guān)系:即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系.經(jīng)過(guò)畫草圖找出兩物體位移關(guān)系是解題突破口.2.若被追趕物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),一定要注意追上前該物體是否已經(jīng)停頓運(yùn)動(dòng).3.仔細(xì)審題,充分挖掘題目中隱含條件,同時(shí)注意v—t圖象應(yīng)用.25/52練1:一些城市交通部門要求汽車在市區(qū)一些街道行駛速度不得超出vm=30km/h.一輛汽車在該水平路段緊急剎車時(shí)車輪抱死,沿直線滑行一段距離后停頓,交警測(cè)得車輪在地面上滑行痕跡長(zhǎng)xm=10m.從手冊(cè)中查出該車輪與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.72,取g=10m/s2.(1)請(qǐng)你判斷汽車是否違反要求超速行駛.(2)當(dāng)前,有一個(gè)先進(jìn)汽車制動(dòng)裝置,可確保車輪在制動(dòng)時(shí)不被抱死,使車輪仍有一定滾動(dòng),安裝了這種防抱死裝置汽車,在緊急剎車時(shí)不但能夠使汽車便于操控,而且可取得比車輪抱死更大制動(dòng)力,從而使剎車距離大大減小.假設(shè)汽車安裝防抱死裝置后剎車制動(dòng)力恒為F,駕駛員反應(yīng)時(shí)間為t,汽車質(zhì)量為m,汽車正常行駛速度為v,試推出剎車距離x表示式.26/52解析(1)因?yàn)槠噭x車且車輪抱死后,汽車受滑動(dòng)摩擦力作用做勻減速運(yùn)動(dòng),所以滑動(dòng)摩擦力大小Ff=μmg

汽車加速度a==-μg

由v12-v02=2ax

且v1=0得v0==12m/s=43.2km/h>30km/h即這輛車是超速.(2)剎車距離由兩部分組成,一是司機(jī)在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)汽車行駛距離x1,二是剎車后勻減速行駛距離x2.x=x1+x2=vt+加速度大小a=則x=vt+答案

(1)這輛車是超速

(2)x=vt+27/52練2．如圖所表示,以8m/s勻速行駛汽車即將經(jīng)過(guò)路口,綠燈還有2s將熄滅,此時(shí)汽車距離停車線18m。該車加速時(shí)最大加速度大小為2m/s2，減速時(shí)最大加速度大小為5m/s2。此路段允許行駛最大速度為12.5m/s，以下說(shuō)法中正確有（）A.假如馬上做勻加速運(yùn)動(dòng),在綠燈熄滅前汽車可能經(jīng)過(guò)停車線B.假如馬上做勻加速運(yùn)動(dòng),在綠燈熄滅前經(jīng)過(guò)停車線汽車一定超速C.假如馬上做勻減速運(yùn)動(dòng),在綠燈熄滅前汽車一定不能經(jīng)過(guò)停車線D.假如距停車線5m處減速，汽車能停在停車線處AC18m停車線28/52熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式，是處理問(wèn)題關(guān)鍵，對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一定要注意所求解問(wèn)題是否與實(shí)際情況相符。假如馬上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1=2s內(nèi)位移此時(shí)汽車速度為汽車沒(méi)有超速，A項(xiàng)正確假如馬上做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零需要時(shí)間此過(guò)程經(jīng)過(guò)位移為C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤。解：29/52例4．如圖所表示，傾角為θ傳送帶沿逆時(shí)針?lè)较蛞约铀俣萢加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小物體A與傳送帶相對(duì)靜止。重力加速度為g。則（）A．只有a>gsinθ,A才受沿傳送帶向上靜摩擦力作用B．只有a<gsinθ，A才受沿傳送帶向上靜摩擦力作用C．只有a=gsinθ，A才受沿傳送帶向上靜摩擦力作用D．不論a為多大，A都受沿傳送帶向上靜摩擦力作用vAθaB30/52練1．如圖所表示，足夠長(zhǎng)傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m小木塊，小木塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ<tanθ，則下列圖中能客觀地反應(yīng)小木塊速度隨時(shí)間改變關(guān)系是:（）0tvA0tvB0tvC0tvDv0θmD解見下頁(yè)31/52當(dāng)木塊加速到跟傳送帶速度相同時(shí)，木塊受到沿斜面向下摩擦力沿斜面向上，可見選項(xiàng)D正確。a2=gsinθ-μgcosθ，解：開始時(shí)小木塊受到沿斜面向下摩擦力，a1=gsinθ+μgcosθ，0tvA0tvB0tvC0tvDv0θm32/52題型五:牛頓第二定律應(yīng)用例5．如右圖，木箱內(nèi)有一豎直放置彈簧，彈簧上方有一物塊：木箱靜止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時(shí)間內(nèi)，物塊對(duì)箱頂剛好無(wú)壓力，則在此段時(shí)間內(nèi)，木箱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為（）A．加速下降B．加速上升C．減速上升D．減速下降答：BD木箱靜止時(shí)物塊對(duì)箱頂有壓力，則物塊受到頂向下壓力。當(dāng)物塊對(duì)箱頂剛好無(wú)壓力時(shí)，表明系統(tǒng)有向上加速度，是超重，BD正確。BD解析：33/52練1.如圖所表示，A、B兩物體疊放在一起，以相同初速度上拋（不計(jì)空氣阻力）。以下說(shuō)法正確是（）A.在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B壓力一定為零B.上升過(guò)程中A對(duì)B壓力大于A物體受到重力C.下降過(guò)程中A對(duì)B壓力大于A物體受到重力D.在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B壓力等于A物體受到重力A以A、B整體為研究對(duì)象：僅受重力，由牛頓第二定律知加速度為g，方向豎直向下。解析：以A為研究對(duì)象：因加速度為g，方向豎直向下，故由牛頓第二定律知A所受協(xié)力為A重力,所以A僅受重力作用。ABv34/52練2．某人在地面上用彈簧秤稱得其體重為490N,他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t1時(shí)間段內(nèi)，彈簧秤示數(shù)如圖5所表示，電梯運(yùn)行v-t圖可能是（取電梯向上運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎ǎ〢G/Nt/st0t1t2t3540490440圖5t2vtt0t1t3At2vtt0t1t3Bt2tvt0t1t3Ct2vtt0t1t3D35/52若電梯向下運(yùn)動(dòng)，則t0-t1時(shí)間內(nèi)向下加速，t1-t2階段勻速運(yùn)動(dòng)，t2-t3階段減速下降,A正確；選項(xiàng)B、D不能實(shí)現(xiàn)人進(jìn)入電梯由靜止開始運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C在t0-t1內(nèi)超重，不符合題意。解：由圖5可知，在t0-t1時(shí)間內(nèi)，彈簧秤示數(shù)小于實(shí)際重量，則處于失重狀態(tài)，此時(shí)含有向下加速度，在t1-t2階段彈簧秤示數(shù)等于實(shí)際重量，則既不超重也不失重，在t2-t3階段，彈簧秤示數(shù)大于實(shí)際重量,則處于超重狀態(tài),含有向上加速度，G/Nt/st0t1t2t3540490440圖536/52題型六動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題

例6一根質(zhì)量分布均勻長(zhǎng)直繩AB,在水平恒定外力F作用下,沿光滑水平面以v0=2m/s初速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(忽略繩子形變),在頭2s內(nèi)所經(jīng)過(guò)位移等于繩長(zhǎng)6倍.如圖2-1-4甲所表示,繩內(nèi)距A端x處張力(即繩內(nèi)部之間拉力)FT與x關(guān)系如圖乙所表示,利用圖象和題中已知數(shù)據(jù),求:(1)距A端1.5m處繩內(nèi)張力多大?(2)繩子質(zhì)量多大?37/52解析解法一(1)由圖象可知函數(shù)FT=(6-3x)N當(dāng)x=1.5m時(shí)繩間拉力FT=1.5N(2)由圖象可得:繩長(zhǎng)l=2m;水平恒力F=6N由勻加速運(yùn)動(dòng)位移公式x=v0t+at2

得a=4m/s2

由牛頓第二定律得F=ma得m==1.5kg38/52

解法二由圖象可得:繩長(zhǎng)l=2m;水平恒力F=6N由勻加速運(yùn)動(dòng)位移公式x=v0t+at2

得a=4m/s2

由牛頓第二定律得F=ma

由題意可知:從x=1.5m處到B端這段繩質(zhì)量為,以此段繩為研究對(duì)象FT=ma

由圖象得x=1.5m處FT=1.5Nm==1.5kg答案(1)1.5N(2)1.5kg39/52練1：如圖（a），質(zhì)量m＝1kg物體沿傾角

＝37

固定粗糙斜面由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，風(fēng)對(duì)物體作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，百分比系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v關(guān)系如圖（b）所表示。求：（1）物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)

；（2）百分比系數(shù)k。（sin37

=0.6,cos37

=0.8,g=10m/s2）θm(a)

(b)04a/ms-25v/ms-140/52（1）對(duì)初始時(shí)刻：mgsin

－

mgcos

＝ma0

①解：由右圖讀出a0=4m/s2代入①式，

解得：（2）對(duì)末時(shí)刻，v=5m/s，a=0mgsin

－

N－kvcos

＝0②代入②式解得：41/52練2：傾角θ=37°,質(zhì)量M=5kg粗糙斜面位于水平地面上,質(zhì)量m=2kg木塊置于斜面頂端,從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t=2s抵達(dá)底端,運(yùn)動(dòng)旅程L=4m,在此過(guò)程中斜面保持靜止（sin=37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2）,求：（1）地面對(duì)斜面摩擦力大小與方向；（2）地面對(duì)斜面支持力大?。?）經(jīng)過(guò)計(jì)算證實(shí)木塊在此過(guò)程中滿足動(dòng)能定理.Mθm42/52（1）隔離法：【解析】對(duì)木塊：因得a=2m/s2所以，f1=8N,N1=16N,

對(duì)斜面：設(shè)地面對(duì)斜面摩擦力f2向左，則

方向向左。（假如設(shè)摩擦力f2向右，則

一樣方向向左。）43/52（2）地面對(duì)斜面支持力大?。?）木塊受兩個(gè)力做功。重力做功：摩擦力做功：協(xié)力做功或外力對(duì)木塊做總功動(dòng)能改變所以，協(xié)力做功或外力對(duì)木塊做總功等于動(dòng)能改變（增加），證畢。44/521、在北京殘奧會(huì)開幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，表達(dá)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔意志和自強(qiáng)不息精神。為了探求上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間作用，可將過(guò)程簡(jiǎn)化。一根不可伸縮輕繩跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所表示。設(shè)運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為65kg，吊椅質(zhì)量為15kg，不計(jì)定滑輪與繩子間摩擦。重力加速度取g=10m/s2。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升時(shí)，試求（1）運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩力；（2）運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力。近年高考試題45/52(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅質(zhì)量分別為M和m;運(yùn)動(dòng)員受到繩向上拉力為F,因?yàn)榭邕^(guò)定滑輪兩段繩子拉力相等,吊椅受到繩拉力也是F。對(duì)運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體進(jìn)行受力分析如答圖1所表示，則有：由牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅壓力大小也為275N,方向豎直向下.FN=275NF+FN-Mg=Ma（2）設(shè)吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員支持力為FN，對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析如答圖2所表示，則有：依據(jù)牛頓第三定律，運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩力F′=440NF=440N2F–(M+m)g=(M+m)a解一:FFaMg答圖2FF(M+m)ga答圖146/52依據(jù)牛頓第三定律，繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力大小為F，吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員支持力大小為FN。分別以運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象，依據(jù)牛頓第二定律解二:設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅質(zhì)量分別為M和m；運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉力為F，對(duì)吊椅壓力大小為FN。由①②得F=440N,FN=275NF-FN-mg=ma