2021高考物理二輪復習專題一第二講力與直線運動課件

1、第二講力與直線運動第二講力與直線運動專題一專題一內容索引體系構建體系構建 真題感悟真題感悟高頻高頻考點考點 能力能力突破突破情境設計微專題情境設計微專題1 1體系構建體系構建 真題感悟真題感悟【網(wǎng)絡構建網(wǎng)絡構建】 【高考真題高考真題】 1.(2020山東卷)一質量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓,其位移s與時間t的關系圖像如圖所示。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()a.0t1時間內,v增大,fnmgb.t1t2時間內,v減小,fnmgc.t2t3時間內,v增大,fnmg答案 d解析 在位移s與時間t的關系圖像中,斜率表示速度。0t1,斜率增大,

2、乘客加速下樓,加速度向下,根據(jù)牛頓第二定律,mg-fn=ma,得出fnmg,選項c錯誤,選項d正確。情境剖析 本題屬于應用性題目,以“乘坐電梯下樓”為素材創(chuàng)設日常生活類情境。素養(yǎng)能力 本題通過圖像考查超重、失重問題,屬于對“運動和相互作用”這一物理觀念的考查,對考生的理解能力、分析綜合能力有一定要求。答案 c情境剖析 本題屬于基礎性題目,以“籃球運動員扣籃”為素材創(chuàng)設體育運動類情境。素養(yǎng)能力 本題考查知識點是勻變速直線運動的規(guī)律,屬于對“運動”這一物理觀念的考查,解題用到“模型建構”“科學推理”的思維,對考生的理解能力、模型建構能力和邏輯思維能力有一定要求。解答時通過逆向思維,把上拋運動當成自

3、由落體來處理更為方便。3.(多選)(2016全國卷)甲、乙兩車在平直公路上同向行駛,其v-t圖像如圖所示。已知兩車在t=3 s時并排行駛,則()a.在t=1 s時,甲車在乙車后b.在t=0時,甲車在乙車前7.5 mc.兩車另一次并排行駛的時刻是t=2 sd.甲、乙車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為40 m答案 bd 解析 v-t圖像中圖線與t軸之間包圍的面積為相應時間內位移的大小,根據(jù)題意分析可知,t=0時,甲車在乙車的前面,兩車的距離為圖中甲、乙圖線與t軸之間的面積的差,即 =7.5 m,選項b正確;13 s兩車行駛距離相等,所以在t=1 s時兩車并排行駛,選項a錯誤;t=2 s時乙

4、車在前甲車在后,選項c錯誤;從t=1 s到t=3 s,甲車(乙車)行駛的距離為40 m(v-t圖像面積),選項d正確。情境剖析 本題屬于綜合性題目,以“平直公路上行車”為素材創(chuàng)設日常生活類情境。素養(yǎng)能力 本題借助運動圖像考查“運動”這一物理觀念,對考生的理解能力、邏輯推理能力有較高的要求,解答要通過理解v-t圖像的含義,創(chuàng)設兩車在公路上的實際運動情境,再借助運動學公式求解。4.(2018全國卷)如圖,輕彈簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物塊p,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)用一豎直向上的力f作用在p上,使其向上做勻加速直線運動。以x表示p離開靜止位置的位移,在彈簧恢復原長前,下列表示f和x之間關系的圖

5、像可能正確的是()答案 a解析 選物塊p為研究對象進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律f+fn-mg=ma,系統(tǒng)原處于靜止狀態(tài),則f0=ma,f由開始隨x增加,fn變小,f變大,選項a正確。情境剖析 本題屬于創(chuàng)新性題目,以“彈簧支撐物體”為素材創(chuàng)設學習探索類情境。素養(yǎng)能力 本題考查“運動和相互作用”這一物理觀念,對考生的理解能力和分析綜合能力有一定要求,解答時充分利用物體做勻加速直線運動時加速度不變這一特點,然后結合胡克定律列出牛頓第二定律進行分析討論。5.(2020全國卷)我國自主研制了運-20重型運輸機。飛機獲得的升力大小f可用f=kv2描寫,k為系數(shù);v是飛機在平直跑道上的滑行速度,f與飛機所

6、受重力相等時的v稱為飛機的起飛離地速度。已知飛機質量為1.21105 kg時,起飛離地速度為66 m/s;裝載貨物后質量為1.69105 kg,裝載貨物前后起飛離地時的k值可視為不變。(1)求飛機裝載貨物后的起飛離地速度。(2)若該飛機裝載貨物后,從靜止開始勻加速滑行1 521 m起飛離地,求飛機在滑行過程中加速度的大小和所用的時間。答案 (1)78 m/s (2)2.0 m/s239 s解析 (1)設飛機裝載貨物前質量為m1,起飛離地速度為v1;裝載貨物后質量為m2,起飛離地速度為v2,重力加速度大小為g。飛機起飛離地應滿足條件由式及題給條件得v2=78 m/s。(2)設飛機滑行距離為s,滑

7、行過程中加速度大小為a,所用時間為t。由勻變速直線運動公式有 =2asv2=at聯(lián)立式及題給條件得a=2.0 m/s2t=39 s。情境剖析 本題屬于創(chuàng)新性題目,以“飛機起飛過程升力分析”為素材創(chuàng)設日常生活類情境。素養(yǎng)能力 本題考查“運動和相互作用”這一物理觀念,對考生的邏輯推理能力、分析綜合能力和信息加工能力有較高要求,通過題目,明確飛機受力情境和運動情境是解答本題的關鍵。高頻高頻考點考點 能力能力突破突破考點一考點一運動學基本規(guī)律的綜合應用運動學基本規(guī)律的綜合應用考法考法1基本規(guī)律應用基本規(guī)律應用(m)規(guī)律方法勻變速直線運動常用的幾種解題方法續(xù)表 方法分析說明中間時刻速度法利用“任一時間t

8、中間時刻的瞬時速度等于這段時間t內的平均速度”即 ,適用于任何一個勻變速直線運動比例法利用初速度為零的勻加速直線運動的比例關系,用比例法求解逆向思維法把運動過程的“末態(tài)”作為“初態(tài)”的反向研究問題的方法,一般用于末態(tài)已知的情況推論法對一般的勻變速直線運動問題,若出現(xiàn)相等的時間間隔問題,應優(yōu)先考慮用x=at2求解【典例1】科研人員在保證安全的情況下進行高空墜物實驗,讓一小球從45 m高的陽臺上無初速度掉下,不計空氣阻力。在小球剛掉下時恰被樓下一智能小車發(fā)現(xiàn),智能小車迅速由靜止沿直線沖向小球下落處的正下方樓底,準備接住小球。已知智能小車到樓底的距離為18 m。將小球和智能小車都看成質點,智能小車移

9、動過程中只做勻速運動或勻變速運動,g取10 m/s2。(1)智能小車至少用多大的平均速度行駛到樓底?(2)若智能小車在運動過程中做勻加速或勻減速運動的加速度大小相等,且最大速度不超過9 m/s,要求小車在樓底時已停止運動,求智能小車移動時加速度a的大小需滿足什么條件?答案 (1)6 m/s(2)a9 m/s2 解題指導 審題讀取題干獲取信息讓一小球從45 m高的陽臺上無初速度掉下,不計空氣阻力小球做自由落體運動,其運動時間是智能小車的最大運動時間智能小車迅速由靜止沿直線沖向小球下落處的正下方樓底智能小車運動的初速度為零智能小車到樓底的距離為18 m智能小車運動的總位移是18 m智能小車奔跑過程

10、中只做勻速或勻變速運動智能小車可能先做勻加速直線運動,最后做勻減速直線運動,中間可能有勻速直線運動過程破題(1)小球和智能小車的運動時間t0可由 求得,再由平均速度公式可求智能小車的平均速度。(2)根據(jù)時間、位移和速度的限制,判斷智能小車運動途中是否有勻速直線運動過程。(3)根據(jù)智能小車不同運動階段的運動性質,選擇相應的運動學公式列式求解,注意各運動階段的時間、位移和速度的聯(lián)系。素養(yǎng)點撥 運動學中涉及多物體、多過程問題的分析技巧(1)分別弄清楚不同物體或同一物體不同過程的運動性質;(2)確定不同物體或同一物體不同過程運動物理量的關系,如速度、時間和位移的關系;(3)列出相應的規(guī)律式(運動學公式

11、)和各物理量之間的關系式;(4)聯(lián)立解方程組,必要時對結果的合理性進行討論?！绢愵}演練類題演練】 1.(2020安徽蚌埠高三第三次教學質量檢測)豎直向上拋出一個小球,圖示為小球向上做勻變速直線運動時的頻閃照片,頻閃儀每隔0.05 s閃光一次,測出ac長為23 cm,af長為34 cm,則下列說法正確的是()a.bc長為13 cmb.df長為7 cmc.小球的加速度大小為12 m/s2d.小球通過d點的速度大小為2.2 m/s答案 c 2.近幾年,國家取消了7座及以下小車在法定長假期間的高速公路收費,給自駕出行帶來了很大的實惠,但車輛的增多也給道路的暢通增加了壓力,因此交管部門規(guī)定,上述車輛通過

12、收費站口時,在專用車道上可以不停車拿(交)卡而直接減速通過。若某車減速前的速度為v0=20 m/s,靠近站口時以大小為a1=5 m/s2的加速度勻減速,通過收費站口時的速度為vt=8 m/s,然后立即以a2=4 m/s2的加速度勻加速至原來的速度(假設收費站的前、后都是平直大道)。試問:(1)該車駕駛員應在距收費站口多遠處開始減速?(2)該車從減速開始到最終恢復到原來速度的過程中,運動的時間是多少?(3)在(1)(2)問中,該車因減速和加速過站而耽誤的時間為多少?答案 (1)33.6 m(2)5.4 s(3)1.62 s解析 (1)設該車初速度方向為正方向,該車進入站口前做勻減速直線運動,設距

13、離收費站x1處開始制動,則有:解得x1=33.6 m。(2)該車通過收費站經(jīng)歷勻減速和勻加速兩個階段,前后兩段位移分別為x1和x2,時間為t1和t2,則減速階段:vt=v0-a1t1解得:t1=2.4 s則加速和減速的總時間為:t=t1+t2=5.4 s?？挤挤?圖像和追及、相遇問題圖像和追及、相遇問題(m)規(guī)律方法1.解圖像問題時要做好“三看”“一注意”三看:(1)看清坐標軸所表示的物理量:明確因變量與自變量的制約關系,是運動學圖像(v-t、x-t、a-t)還是動力學圖像(f-a、f-t、f-x)。(2)看圖線本身:識別兩個相關量的變化趨勢,進而分析具體的物理過程,盡量寫出函數(shù)關系式。(3

14、)看交點、斜率和“面積”:明確圖線與圖線的交點、圖線與坐標軸的交點、圖線斜率、圖線與坐標軸圍成的面積的物理意義。一注意:x-t圖像和v-t圖像描述的都是直線運動,而a-t圖像描述的不一定是直線運動;在圖像轉換時,必須明確不同圖像間相互聯(lián)系的物理量,必要時還應根據(jù)運動規(guī)律寫出兩個圖像所描述的物理量間的函數(shù)關系式進行分析和判斷。2.追及、相遇問題處理方法(1)追及、相遇問題的分析討論追及、相遇的問題,其實質就是分析討論兩物體在相同時間內能否到達相同空間位置的問題。明確兩個關系:時間關系和位移關系,這兩個關系可通過畫草圖得到。弄清一個條件:兩者速度相等,它往往是物體間能追上、追不上或(兩者)距離最大

15、、最小的臨界條件,也是分析判斷的切入點。(2)追及、相遇問題的注意事項追者和被追者速度相等往往是能追上、追不上或兩者間距最大、最小的臨界條件。被追的物體做勻減速直線運動時,要判斷追上時被追的物體是否已停止運動。【典例2】(2020三湘名校教育聯(lián)盟高三第二次大聯(lián)考)在平直公路上有甲、乙兩輛汽車從同一位置沿著同一方向運動,它們的速度時間圖像如圖所示,則()a.甲、乙兩車同時從靜止開始出發(fā)b.在t=2 s時乙車追上甲車c.在t=4 s時乙車追上甲車d.甲、乙兩車在公路上可能相遇兩次答案 c解析 由圖像可知,乙車比甲車遲出發(fā)1 s,選項a錯誤;根據(jù)速度時間圖線與時間軸圍成的面積表示位移,知t=2 s時

16、,甲車的位移比乙的位移大,則知該時刻乙車還沒有追上甲車,選項b錯誤;在04 s內,甲車的位移x甲= 84 m=16 m,乙車的位移x乙= (1+3)8 m=16 m,所以x甲=x乙,兩車又是從同一位置沿著同一方向運動的,則在t=4 s時乙車追上甲車,選項c正確;在t=4 s時乙車追上甲車,t=4 s時刻以后,甲車的速度比乙車的速度大,兩車不可能再相遇,所以兩車只相遇一次,選項d錯誤。思維點撥 速度時間圖像斜率表示加速度,面積表示位移大小,交點表示有共同速度,共同速度時距離有極值,并不代表相遇。素養(yǎng)點撥 應用運動圖像分析追及、相遇問題的三點注意(1)無論是x-t圖像還是v-t圖像都只能描述直線運

17、動,且圖像不表示物體運動的軌跡。(2)根據(jù)斜率判斷物體的運動狀況。根據(jù)x-t圖像的斜率判斷速度的變化情況;根據(jù)v-t圖像的斜率判斷加速度的變化情況。(3)分析追及、相遇問題時抓住“共速”這一臨界條件,它往往是物體間能夠追上、追不上或兩者距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷的切入點?！绢愵}演練類題演練】 3.(2020山東日照4月模擬)質量m=1 kg的物塊靜止在光滑水平面上,t=0時刻對該物塊施加一沿水平方向的力f,f隨時間t按如圖所示的規(guī)律變化。下列說法正確的是()a.第2 s末,物塊距離出發(fā)點最遠b.第2 s末,物塊的動量為5 kgm/sc.第4 s末,物塊的速度最大d.第3 s末,物塊

18、的加速度為2.5 m/s2答案 b 4.(多選)(2020四川成都高三診斷性考試)圖甲所示的無人機在飛行的某1 min內,前0.5 min沿正東方向做水平直線運動,后0.5 min沿正北方向做水平直線運動,其速率v隨時間t變化的關系如圖乙。下列判斷正確的是(可能用到sin 37=0.6)()a.無人機在10 s末、40 s末的加速度大小之比為2 3b.無人機在前、后0.5 min內的平均速率之比為4 3c.1 min內,無人機飛行的路程為500 md.1 min內,無人機的位移大小為500 m、方向東偏北53答案 ad 5.(2020廣東廣州、深圳學調聯(lián)盟高三第二次調研)如圖所示,圖甲為質點a

19、和b做直線運動的位移時間圖像,圖乙為質點c和d做直線運動的速度時間圖像,由圖可知()a.若t1時刻a、b兩質點第一次相遇,則t2時刻兩質點第二次相遇b.若t1時刻c、d兩質點第一次相遇,則t2時刻兩質點第二次相遇c.t1到t2時間內,b和d兩個質點的運動方向發(fā)生了改變d.t1到t2時間內,a和d兩個質點的速率先減小后增大答案 a解析 在x-t圖像中,兩圖線的交點表示兩質點位置相同而相遇,由甲圖可知,t1時刻a、b兩質點第一次相遇,則t2時刻兩質點第二次相遇,選項a正確;t1到t2時間內,根據(jù)v-t圖像的面積表示位移知c的位移大于d的位移,若t1時刻c、d兩質點第一次相遇,則t2時刻兩質點沒有相

20、遇,選項b錯誤;四個質點中只有b運動方向改變,a、c、d質點的方向未發(fā)生改變,選項c錯誤;根據(jù)x-t圖像的斜率表示速度,知t1到t2時間內,a質點的速度不變,即速率不變,選項d錯誤?？键c二考點二動力學基本規(guī)律的理解及應用動力學基本規(guī)律的理解及應用考法考法1連接體問題連接體問題(m)規(guī)律方法1.應用牛頓第二定律分析兩類基本問題的解題步驟2.連接體問題解決連接體問題的關鍵是整體法與隔離法的選用。正確地選取研究對象是解題的首要環(huán)節(jié),弄清各物體之間哪些屬于一個整體,哪些物體應該單獨分析,并分別確定它們的加速度,然后根據(jù)牛頓運動定律列方程求解。連接體問題還要充分挖掘題目中的臨界條件,相接觸與脫離的臨界條

21、件:接觸處的彈力fn=0;相對滑動的臨界條件:接觸處的靜摩擦力達到最大靜摩擦力;繩子斷裂的臨界條件:繩子中的張力達到繩子所能承受的最大張力;繩子松弛的臨界條件:張力為0。連接體問題常涉及下列三種問題類型:(1)涉及滑輪的問題:若要求繩的拉力,一般都采用隔離法。(2)水平面上的連接體問題:這類問題一般是連接體(系統(tǒng))中各物體保持相對靜止,即具有相同的加速度。解題時,一般采用先整體后隔離的方法。建立直角坐標系時要考慮矢量正交分解越少越好的原則,可以正交分解力,也可以正交分解加速度。(3)斜面體與物體組成的連接體問題:當物體具有沿斜面方向的加速度,而斜面體相對于地面靜止時,一般采用隔離法分析。3.處

22、理連接體問題的方法 整體法的選取原則若連接體內各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力,可以把它們看成一個整體。隔離法的選取原則若連接體內各物體的加速度不相同,或者要求出系統(tǒng)內兩物體之間的作用力時,就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,應用牛頓第二定律列方程求解。整體法、隔離法的交替運用若連接體內各物體具有相同的加速度,且要求物體之間的作用力時,可以“先整體求加速度,后隔離求內力”?！镜淅?】(2020江西南昌調研)如圖所示,在傾角為的固定斜面上有兩個靠在一起的物體a、b,兩物體與斜面間的動摩擦因數(shù)相同。用平行于斜面的恒力f向上推物體a,使兩物體沿斜面向上做勻加速運動,且b對a的壓力平行于斜

23、面。下列說法中正確的是()a.只減小a的質量,b對a的壓力大小不變b.只減小b的質量,b對a的壓力大小會增大c.只減小斜面的傾角,b對a的壓力大小不變d.只減小兩物體與斜面間的動摩擦因數(shù),b對a的壓力會增大答案 c 思維點撥 先a、b整體受力分析求加速度,再隔離b受力分析求a、b間彈力(隔離b受力個數(shù)少,比隔離a簡單)。素養(yǎng)點撥 連接體問題涉及多個物體的運動,各物體既相互獨立,又通過內力相互聯(lián)系。處理連接體問題時,整體法與隔離法往往交叉使用,一般思路是:(1)求內力時,先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力。(2)求外力時,先用隔離法求加速度,再用整體法求整體受到的外力。【類題演練類題

24、演練】 6.如圖所示,質量為m1和m2的兩個材料相同的物體用細線相連,在大小恒定的拉力f作用下,先沿水平面,再沿斜面,最后豎直向上勻加速運動,不計空氣阻力,在三個階段的運動中,線上的拉力大小()a.由大變小b.由小變大c.由大變小再變大答案 d 7.(2020廣東廣州、深圳學調聯(lián)盟高三第二次調研)質量為m的光滑圓柱體a放在質量也為m的光滑“v”型槽b上,如圖,=60,另有質量為m的物體c通過跨過光滑定滑輪的不可伸長的細繩與b相連,現(xiàn)將c自由釋放,則下列說法正確的是()a.當m=m時,a和b保持相對靜止,共同加速度為0.5gb.當m=2m時,a和b保持相對靜止,共同加速度為0.5gc.當m=6m

25、時,a和b保持相對靜止,共同加速度為0.75gd.當m=5m時,a和b之間恰好發(fā)生相對滑動答案 b 考法考法2傳送帶問題傳送帶問題(l)規(guī)律方法傳送帶問題的解題思路【典例4】(2020江西九江模擬)如圖所示,某皮帶傳動裝置與水平面夾角為30,兩輪軸心相距l(xiāng)=2 m,a、b分別是傳送帶與兩輪的切點,傳送帶不打滑。現(xiàn)傳送帶沿順時針方向以v=2.5 m/s的速度勻速運動,將一小物塊輕輕地放置于a點,小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為= ,g取10 m/s2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(1)求小物塊運動至b點的時間;(2)若傳送帶速度可以任意調節(jié),當小物塊在a點以v0=8 m/s的速度沿傳送帶向上運動時

26、,求小物塊到達b點的速度范圍。思維點撥 (1)根據(jù)傳送帶和小物塊的相對運動情況判斷各種情況下摩擦力方向;(2)根據(jù)最大靜摩擦力和小物塊重力沿傳送帶向下的分力的大小關系,判斷傳送帶和小物塊共速后小物塊運動性質;(3)列牛頓第二定律、運動學公式及有關聯(lián)系式求解結果?！绢愵}演練類題演練】 8.(多選)如圖所示,一粗糙的水平傳送帶以恒定的速度v1沿順時針方向轉動,傳送帶的左、右兩端皆有一與傳送帶等高的光滑水平面,一物體以恒定的速度v2沿水平面分別從左、右兩端滑上傳送帶,下列說法正確的是()a.物體從右端滑到左端所需的時間一定大于物體從左端滑到右端的時間b.若v2v1,物體從右端滑上傳送帶,則物體可能到

27、達左端c.若v2v1,物體從左端滑上傳送帶必然先做加速運動,再做勻速運動d.若v2v1,物體從右端滑上傳送帶又回到右端,則在此過程中物體先做減速運動再做加速運動答案 bd解析 若物體從右端滑到左端和從左端滑到右端的過程中一直相對于傳送帶滑動,此時滑動摩擦力產(chǎn)生加速度,兩者加速度相等,運動的位移相等,都做勻變速運動,運動的時間相等,故a錯誤;若v2v1,物體從右端滑上傳送帶,物體所受摩擦力向右,物體做勻減速運動,若物體滑到左端速度大于等于零,可以到達左端,故b正確;若v2v1,物體從左端滑上傳送帶時所受的滑動摩擦力向右,物體先做勻加速運動,若物體運動到右端時速度仍小于傳送帶速度,則沒有勻速過程,

28、故c錯誤;若v2v1,物體從右端滑上傳送帶又回到右端,則物體受到的摩擦力一直向右,加速度不變,即先向左勻減速,后向右勻加速,故d正確;故選bd。9.(2020山東德州模擬)如圖所示,傳送帶與地面夾角=37,從a到b長度為l=10.25 m,傳送帶以v0=10 m/s的速率逆時針轉動。在傳送帶上端a無初速地放置一質量為m=0.5 kg的黑色煤塊,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為=0.5。煤塊在傳送帶上經(jīng)過會留下黑色痕跡。已知sin 37=0.6,g取10 m/s2,求:(1)煤塊從a到b的時間;(2)煤塊從a到b的過程中傳送帶上形成痕跡的長度。答案 (1)1.5 s(2)5 m 煤塊以加速度a2運動

29、的路程為x2=l-x1=5.25 m,解得t2=0.5 s,煤塊從a到b的時間為t=t1+t2=1.5 s。(2)第一過程煤塊相對于傳送帶向后留下的痕跡長x1=v0t1-x1=5 m,第二過程煤塊相對于傳送帶向前留下的痕跡長x2=x2-v0t2=0.25 m,x1與x2部分重合,故痕跡總長為5 m?？挤挤?“滑塊滑塊木板木板”模型模型(h)規(guī)律方法“滑塊木板”問題的分析方法【典例5】(2020安徽合肥模擬)如圖所示,一長l=2 m、質量m=4 kg的薄木板(厚度不計)靜止在粗糙的水平臺面上,其右端距平臺邊緣l=5 m,木板的正中央放有一質量為m=1 kg的小物塊(可視為質點)。已知木板與地面

30、、物塊與木板間動摩擦因數(shù)均為1=0.4,現(xiàn)對木板施加一水平向右的恒力f,其大小為48 n,g取10 m/s2,試求:(1)f作用了1.2 s時,木板的右端離平臺邊緣的距離;(2)要使小物塊最終不能從平臺上滑出去,則物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)2應滿足的條件。答案 (1)0.64 m(2)20.2解析 (1)假設開始時物塊與木板會相對滑動,由牛頓第二定律,對木板有:f-1(m+m)g-1mg=ma1解得:a1=6 m/s2對物塊有:1mg=ma2解得:a2=4 m/s2因為a26 n(3)1 s解析 (1)由題圖乙可知,01 s內,木板和鐵塊均沒有滑動,f1=f=kt;13 s,木板和鐵塊相對靜止,

31、但整體相對地面運動,故t=1 s時,恰好有ff1=1(m+m)g=3 n,求得木板與地面間的動摩擦因數(shù)1=0.1;3 s后,木板和鐵塊相對滑動,m受到滑動摩擦力,有2mg=5 n,求得木板與鐵塊間的動摩擦因數(shù)2=0.5。(2)使鐵塊從木板上滑落,必須有鐵塊的加速度大于木板的加速度,設鐵塊的加速度為a1,木板的加速度為a2,由牛頓第二定律,對鐵塊:f-2mg=ma1對木板:2mg-1(m+m)g=ma2當a1a2時,鐵塊才能從木板上滑落,代入數(shù)據(jù)解得f6 n。(3)由牛頓第二定律f-2mg=ma1,解得a1=3 m/s2;對木板:2mg-1(m+m)g=ma2,解得a2=1 m/s2解得t=1

32、s?？挤挤?動力學中的臨界極值問題動力學中的臨界極值問題(含彈簧問題含彈簧問題)(m)規(guī)律方法動力學中的臨界極值問題常涉及的物理模型有板塊模型、傳送帶模型、彈簧模型等。1.處理臨界問題的三種方法極限法把物理問題(或過程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來,以達到正確解決問題的目的假設法臨界問題存在多種可能,特別是有非此即彼兩種可能時,或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件、也可能不出現(xiàn)臨界條件時,往往用假設法解決問題數(shù)學法將物理過程轉化為數(shù)學表達式,根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件2.對于彈簧模型要明確以下幾點(1)彈簧彈力的大小可根據(jù)胡克定律計算(在彈性限度內),即f=kx,其中x是彈簧的形變量(

33、與原長相比的伸長量或縮短量,不是彈簧的實際長度)。(2)高中研究的彈簧一般都是輕彈簧(不計彈簧自身的質量,也不會有動能和加速度)。(3)不論彈簧處于何種運動狀態(tài)(靜止、勻速或變速),輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向。(4)彈簧的彈力屬于接觸力,彈簧兩端必須都與其他物體接觸才可能有彈力。如果彈簧的一端和其他物體脫離接觸,或處于拉伸狀態(tài)的彈簧突然被剪斷,那么彈簧兩端的彈力都將立即變?yōu)榱恪！镜淅?】(多選)如圖所示,質量均為m=500 g的木塊a、b疊放在一起,輕彈簧的勁度為k=100 n/m,上、下兩端分別和b與水平面相連。原來系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)用豎直向上的拉力f拉a,使它以a=2.0 m/s2

34、的加速度向上做勻加速運動。則下列說法正確的是()a.經(jīng)過0.1 s,a與b恰好分離b.向上做勻加速運動過程中拉力f的最小值是2 nc.向上做勻加速運動過程中拉力f的最大值是6 nd.剛施加拉力f瞬間a、b間壓力為2 n答案 bc解析 設系統(tǒng)靜止時彈簧的壓縮量為x1,a、b剛好分離時彈簧的壓縮量為x2,kx1=2mg,x1=0.10 m。a、b剛好分離時,a、b間彈力大小為零,且aa=ab=a。以b為研究對象,由牛頓第二定律有kx2-mg=ma,得x2=0.06 m,可見分離時彈簧不是原長。該過程a、b的位移x=x1-x2=0.04 m。由x= at2,得t=0.2 s,a錯誤。分離前以a、b整

35、體為研究對象,由牛頓第二定律有f+kx-2mg=2ma,隨著a、b加速上升,彈簧形變量x逐漸減小,拉力f將逐漸增大。開始時x=x1,f1+kx1-2mg=2ma,得f1=2 n;a、b剛分離時x=x2,f2+kx2-2mg=2ma,得f2=6 n,b、c正確。以b為研究對象由牛頓第二定律有kx1-mg-fn=ma,得fn=4 n,d錯誤。思維點撥 兩個相互接觸的物體被彈簧彈開,這兩個物體恰好分開的位置,就是臨界點?！扒『梅珠_”既可以認為已經(jīng)分開,也可以認為還未分開。認為已分開,那么這兩個物體間的彈力必然為零;認為未分開,那么這兩個物體的速度、加速度必然相等。同時利用這兩個結論,就能分析出此時彈

36、簧所處的狀態(tài)?！镜淅?】(多選)如圖所示,a、b兩物塊的質量分別為2m和m,靜止疊放在水平地面上。a、b間的動摩擦因數(shù)為,b與地面間的動摩擦因數(shù)為 。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。現(xiàn)對a施加一水平拉力f,則()a.當f2mg時,a、b都相對地面靜止答案 bcd 思維點撥 找臨界條件:一起運動選整體為研究對象,相互作用的摩擦力最大是臨界條件,此時可求一起運動的最大拉力,即相對滑動的最小拉力?！绢愵}演練類題演練】 12.(2020北京朝陽區(qū)高三下學期模擬)一輛卡車的平板車廂上放置一個木箱,木箱與接觸面間的動摩擦因數(shù)為=0.5,卡車運行在一條平直的公路上,重力加速度g取10 m/s2,

37、木箱所受的最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。(1)當卡車以a=2 m/s2的加速度啟動時,請分析說明木箱是否會發(fā)生滑動;(2)當卡車遇到緊急情況剎車停止后,司機下車發(fā)現(xiàn)木箱已經(jīng)撞在駕駛室后邊緣,已知木箱在車上滑行的距離d=4 m,剎車前卡車的車速為v=72 km/h,求卡車剎車時的加速度a1至少為多大。答案 (1)見解析(2)5.6 m/s2解析 (1)當卡車的加速度為a=2 m/s2時,假設木箱與卡車一起運動。則對于木箱由牛頓第二定律得f=ma木箱所受的最大靜摩擦力為fm=mg代入數(shù)據(jù)可知fl,故轎車會撞上貨車。情境分析 本題屬于綜合性、應用性題目,以交通安全問題中的“疲勞駕駛”為素材創(chuàng)設日常生

38、活類情境。建構直線運動中追及相遇模型,應用運動學公式解決實際問題?？疾殛P鍵能力中的理解能力、模型建構能力、推理論證能力。提醒大家在日常出行中“文明行車、安全第一”的防范意識,敬畏生命,嚴防交通事故的發(fā)生,“人人為我、我為人人”,提高社會責任感。解題指導 審題讀取題干獲取信息轎車與前方正以大小v2=18 m/s的速度勻速行駛的大貨車間的距離l=100 m若不相撞,兩車共速前,轎車位移最多比貨車位移大100 m老王打盹的時間t1=6 s;從老王醒來到轎車開始減速行駛所用的時間t0=1 st1+t0時間內,轎車繼續(xù)勻速行駛轎車減速行駛中所受阻力大小為其重力的可求轎車減速的加速度若從老王開始打盹到轎車開始減速行駛的時間內(即t1+t0時間內),貨車勻加速到速度大小v3=24 m/s,之后勻速行駛t1+t0時間內,貨車完成加速破題第(1)問,轎車勻速行駛7 s后勻減速直線運動,相同時間內貨車一直勻速運動,判斷與貨車共速時兩車的位移關系,確定是否相撞;第(2)問,