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

高三物理復(fù)習(xí)專題二牛頓定律與直線運動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，AO、BO為長度相等兩根輕繩，CO為一根輕桿，轉(zhuǎn)軸C在AB中點D正下方，AOB在同一水平面上，∠AOB＝90°，∠COD＝60°。若在O點處用輕繩懸掛一個質(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動問題例1[·全國卷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汽車做勻加速運動，后20s汽車做勻減速運動后恰好停頓，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)汽車運動旅程為勻加速、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飛機靜止在水平直跑道上。飛機起飛過程可分為兩個勻加速運動階段，其中第一階段飛機加速度為a1，運動時間為t1。當(dāng)?shù)诙A段結(jié)束時，飛機剛好到達(dá)要求起飛速度v0。飛機起飛過程中，在水平直跑道上經(jīng)過旅程為x，受到阻力恒為f。求第二階段飛機運動加速度a2和運動時間t2。

9/52【答案】

a2＝v20－a21t212x－a1t21，t2

＝

2x－a1

t21v0

＋

a1

t1

【解析】第一、二階段結(jié)束時飛機運動速度分別為v1＝a1t1

①

v0＝v1＋a2t2

②

運動位移分別為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)跳水是一項優(yōu)美水上運動,圖甲是北京奧運會跳水比賽中小將陳若琳和王鑫在跳臺上騰空而起英姿.假如陳若琳質(zhì)量為m,身高為L,她站在離水面H高跳臺上,重心離跳臺面高度為h1,豎直向上躍起后重心又升高了h2到達(dá)最高點,入水時身體豎直,當(dāng)手觸及水面時伸直雙臂做一個翻掌壓水花動作,如圖乙所表示,這時陳若琳重心離水面約為h3.整個過程中空氣阻力可忽略不計,重力加速度為g,求陳若琳從離開跳臺到手觸及水面過程中可用于完成一系列動作時間.問：(1)運動員在從起跳到手入水過程中做什么運動?(2)上躍過程位移為多少?下落過程中位移又為多少?位移大小依據(jù)什么來確立?11/52答案1勻減速運動或豎直上拋運動.答案2上躍過程位移為重心位置改變量h2,下落過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動,重心上升高度h2,設(shè)起跳速度為v0,則v02=2gh2

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

設(shè)下落過程時間為t2,則x=gt22

解得t2==陳若琳要完成一系列動作可利用時間t=t1+t2=+答案+13/52

?探究點二v－t圖象應(yīng)用問題A．若s0＝S1＋S2，兩車不會相遇

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動，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，甲車在乙車前方s0處，

(

)

14/52【答案】ABC【點撥】這類問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動加速度大(甲)問題。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,物體跟水平面間動摩擦因數(shù)μ=0.20.從t=0時刻起,物體受到一個水平力F作用而開始運動,前8s內(nèi)F隨時間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,只不過它有了詳細(xì)物理意義.所以要畫v—t圖象,必須采取動力學(xué)方法得到v與t數(shù)學(xué)關(guān)系.2.對于多過程問題要劃分不一樣運動階段,逐過程分析.3.v—t圖象斜率表示加速度,面積表示位移,所以第(2)問求位移時可借用圖象來求,請同學(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,由靜止開始運動,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段做勻加速直線運動B.此物體在AB段做勻速直線運動C.此物體在OA段做勻加速直線運動D.此物體在OA段做勻速直線運動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,摩托車從靜止起動做勻加速運動追趕汽車,摩托車最大速度可達(dá)30m/s,若使摩托車在4min時剛好追上汽車,摩托車追上汽車后,關(guān)閉油門,速度到達(dá)12m/s時,沖上光滑斜面,上滑最大高度為H,求:(1)摩托車做勻加速運動加速度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相距最遠(yuǎn)設(shè)此時刻為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)最大速度所用時間為t,則30=at

x1=25×24024/52分析追及問題方法技巧1.要抓住一個條件,兩個關(guān)系一個條件: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.兩個關(guān)系:即時間關(guān)系和位移關(guān)系.經(jīng)過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動,一定要注意追上前該物體是否已經(jīng)停頓運動.3.仔細(xì)審題,充分挖掘題目中隱含條件,同時注意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車輪抱死,沿直線滑行一段距離后停頓,交警測得車輪在地面上滑行痕跡長xm=10m.從手冊中查出該車輪與地面間動摩擦因數(shù)μ=0.72,取g=10m/s2.(1)請你判斷汽車是否違反要求超速行駛.(2)當(dāng)前,有一個先進(jìn)汽車制動裝置,可確保車輪在制動時不被抱死,使車輪仍有一定滾動,安裝了這種防抱死裝置汽車,在緊急剎車時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力恒為F,駕駛員反應(yīng)時間為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)因為汽車剎車且車輪抱死后,汽車受滑動摩擦力作用做勻減速運動,所以滑動摩擦力大小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,一是司機在反應(yīng)時間內(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)過路口,綠燈還有2s將熄滅,此時汽車距離停車線18m。該車加速時最大加速度大小為2m/s2，減速時最大加速度大小為5m/s2。此路段允許行駛最大速度為12.5m/s，以下說法中正確有（）A.假如馬上做勻加速運動,在綠燈熄滅前汽車可能經(jīng)過停車線B.假如馬上做勻加速運動,在綠燈熄滅前經(jīng)過停車線汽車一定超速C.假如馬上做勻減速運動,在綠燈熄滅前汽車一定不能經(jīng)過停車線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)用勻變速直線運動公式，是處理問題關(guān)鍵，對汽車運動問題一定要注意所求解問題是否與實際情況相符。假如馬上做勻加速直線運動，t1=2s內(nèi)位移此時汽車速度為汽車沒有超速，A項正確假如馬上做勻減速運動，速度減為零需要時間此過程經(jīng)過位移為C項正確、D項錯誤。解：29/52例4．如圖所表示，傾角為θ傳送帶沿逆時針方向以加速度a加速轉(zhuǎn)動時，小物體A與傳送帶相對靜止。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，足夠長傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶上端輕輕放置一個質(zhì)量為m小木塊，小木塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ<tanθ，則下列圖中能客觀地反應(yīng)小木塊速度隨時間改變關(guān)系是:（）0tvA0tvB0tvC0tvDv0θmD解見下頁31/52當(dāng)木塊加速到跟傳送帶速度相同時，木塊受到沿斜面向下摩擦力沿斜面向上，可見選項D正確。a2=gsinθ-μgcosθ，解：開始時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：木箱靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時間內(nèi)，物塊對箱頂剛好無壓力，則在此段時間內(nèi)，木箱運動狀態(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木箱靜止時物塊對箱頂有壓力，則物塊受到頂向下壓力。當(dāng)物塊對箱頂剛好無壓力時，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（不計空氣阻力）。以下說法正確是（）A.在上升和下降過程中A對B壓力一定為零B.上升過程中A對B壓力大于A物體受到重力C.下降過程中A對B壓力大于A物體受到重力D.在上升和下降過程中A對B壓力等于A物體受到重力A以A、B整體為研究對象：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時間段內(nèi)，彈簧秤示數(shù)如圖5所表示，電梯運行v-t圖可能是（取電梯向上運動方向為正）（）AG/Nt/st0t1t2t3540490440圖5t2vtt0t1t3At2vtt0t1t3Bt2tvt0t1t3Ct2vtt0t1t3D35/52若電梯向下運動，則t0-t1時間內(nèi)向下加速，t1-t2階段勻速運動，t2-t3階段減速下降,A正確；選項B、D不能實現(xiàn)人進(jìn)入電梯由靜止開始運動，選項C在t0-t1內(nèi)超重，不符合題意。解：由圖5可知，在t0-t1時間內(nèi)，彈簧秤示數(shù)小于實際重量，則處于失重狀態(tài)，此時含有向下加速度，在t1-t2階段彈簧秤示數(shù)等于實際重量，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題型六動力學(xué)兩類基本問題

例6一根質(zhì)量分布均勻長直繩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動(忽略繩子形變),在頭2s內(nèi)所經(jīng)過位移等于繩長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時繩間拉力FT=1.5N(2)由圖象可得:繩長l=2m;水平恒力F=6N由勻加速運動位移公式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l=2m;水平恒力F=6N由勻加速運動位移公式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動，風(fēng)對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）對初始時刻：mgsin

－

mgcos

＝ma0

①解：由右圖讀出a0=4m/s2代入①式，

解得：（2）對末時刻，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,運動旅程L=4m,在此過程中斜面保持靜止（sin=37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2）,求：（1）地面對斜面摩擦力大小與方向；（2）地面對斜面支持力大?。?）經(jīng)過計算證實木塊在此過程中滿足動能定理.Mθm42/52（1）隔離法：【解析】對木塊：因得a=2m/s2所以，f1=8N,N1=16N,

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