新高考物理二輪復(fù)習(xí)講與練專題1.2 力與直線運(yùn)動(dòng)（講）（原卷版）

專題一力與運(yùn)動(dòng)（講）1.2力與直線運(yùn)動(dòng)一、考情分析近3年考情分析考點(diǎn)要求等級(jí)要求考題統(tǒng)計(jì)202220212020勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、圖像及應(yīng)用Ⅱ2022·全國(guó)甲卷·T152021·廣東卷·T82021·海南卷·T102021·湖北卷·T22021·遼寧卷·T32020·全國(guó)=1\*ROMANI卷·T24追擊相遇問題Ⅱ動(dòng)力學(xué)基本問題（含超失重、瞬時(shí)性問題）Ⅱ2022·江蘇卷·T12022·上海卷·T112022·遼寧卷·T72021·北京卷·T132021·浙江省6月卷·T202020·海南卷·T122020·山東卷·T12020·浙江1月卷·T22020·浙江1月卷·T192020·浙江7月卷·T20動(dòng)力學(xué)的連接體問題Ⅱ2021·海南卷·T72020·江蘇卷·T5動(dòng)力學(xué)中的傳送帶問題2021·遼寧卷·T13動(dòng)力學(xué)中的板塊問題2021·全國(guó)乙卷·T21考情總結(jié)1.高考命題突出對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象的理解、牛頓第二定律的應(yīng)用等知識(shí)的考查，另外主要從勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用能力、應(yīng)用圖象分析物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的能力、牛頓第二定律在力學(xué)運(yùn)動(dòng)中以及在系統(tǒng)問題、多階段問題中的應(yīng)用能力等方面進(jìn)行命題．此部分仍是高考必考題，在今后備考中尤其要注重對(duì)運(yùn)動(dòng)圖象的分析及“傳送帶”“滑塊—木板”模型與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用和整體法、隔離法的應(yīng)用。2.本專題解決的是物體(或帶電體)在力的作用下的勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題．高考對(duì)本專題考查的內(nèi)容主要有：①勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及運(yùn)動(dòng)圖象問題；②行車安全問題；③物體在傳送帶(或平板車)上的運(yùn)動(dòng)問題；考查的主要方法和規(guī)律有：動(dòng)力學(xué)方法、圖象法、臨界問題的處理方法、運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本規(guī)律等．應(yīng)考策略抓住“兩個(gè)分析”和“一個(gè)橋梁”．“兩個(gè)分析”是指“受力分析”和“運(yùn)動(dòng)情景或運(yùn)動(dòng)過程分析”．“一個(gè)橋梁”是指“加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和受力的橋梁”．綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問題．二、思維導(dǎo)圖三、講知識(shí)1.解答勻變速直線運(yùn)動(dòng)的常用技巧(1)基本公式法：v＝v0＋at，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，v2－veq\o\al(2,0)＝2ax.(2)重要推論法：vt2=eq\f(v0＋vt,2)(利用平均速度求瞬時(shí)速度)；vx2=eq\r(\f(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,t),2))；Δx＝aT2(用逐差法求加速度)．(3)逆向思維法：“勻減速至速度為零的過程”可逆向處理為“由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程”．(4)圖象法：利用v－t圖象或x－t圖象求解．(5)比例法：初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律2．動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題的處理思路3．瞬時(shí)加速度的求解(1)兩類模型①剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間．②彈簧(或橡皮繩)——兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點(diǎn)是形變量大，其形變恢復(fù)需要一段時(shí)間，在瞬時(shí)性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變．(2)求解瞬時(shí)加速度的一般思路eq\x(\a\al(分析瞬時(shí)變化前后,物體的受力情況))→eq\x(\a\al(列牛頓第二,定律方程))→eq\x(\a\al(求瞬時(shí),加速度))四、講重點(diǎn)重點(diǎn)1勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、圖像及應(yīng)用一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用1．基本規(guī)律速度公式：v＝v0＋at.位移公式：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2.速度和位移公式的推論：v2－v02＝2ax.中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度：vSKIPIF1<0＝eq\f(x,t)＝eq\f(v0＋v,2).任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移之差是一個(gè)恒量，即Δx＝xn＋1－xn＝aT2.2．剎車問題末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)問題常用逆向思維法，應(yīng)特別注意剎車問題，要先判斷車停下所用的時(shí)間，再選擇合適的公式求解．3．雙向可逆類全過程加速度的大小和方向均不變，故求解時(shí)可對(duì)全過程列式，但需注意x、v、a等矢量的正、負(fù)及物理意義．4．平均速度法的應(yīng)用在用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析問題時(shí)，平均速度法常常能使解題過程簡(jiǎn)化．5．解題思路建立物體運(yùn)動(dòng)的情景，畫出物體運(yùn)動(dòng)示意圖，并在圖上標(biāo)明相關(guān)位置和所涉及的物理量，明確哪些量已知，哪些量未知，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的特點(diǎn)恰當(dāng)選擇公式求解．6.勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題常用的六種解題方法二、運(yùn)動(dòng)圖像圖象問題常見的是x－t和v－t圖象，在處理特殊圖象的相關(guān)問題時(shí)，可以把處理常見圖象的思想以及方法加以遷移，通過物理情境遵循的規(guī)律，從圖象中提取有用的信息，根據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律或物理公式解答相關(guān)問題．處理圖象問題可參考如下操作流程：1、v-t圖像(1)物理意義：反映了做直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.(2)圖線斜率的意義①圖線上某點(diǎn)切線的斜率的大小表示物體加速度的大小.②圖線上某點(diǎn)切線的斜率的正負(fù)表示物體加速度的方向(3)在v-t圖象中，兩條圖線的交點(diǎn)不表示兩物體相遇，而是表示兩者速度相同。(4)v-t圖象中兩條圖線在軸上的截距不同，不少同學(xué)誤認(rèn)為兩物體的初始位置不同，位置是否相同應(yīng)根據(jù)題中條件確定。2、x-t圖像(1)物理意義：反映了物體做直線運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律.(2)圖線斜率的意義①圖線上某點(diǎn)切線的斜率的大小表示物體速度的大小.②切線斜率的正負(fù)表示物體速度的方向.(3)對(duì)于x-t圖象，圖線在縱軸上的截距表示t＝0時(shí)物體的位置重點(diǎn)2追擊相遇問題1．追及、相遇問題中的一個(gè)條件和兩個(gè)關(guān)系(1)一個(gè)條件：即兩者速度相等，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(diǎn)．(2)兩個(gè)關(guān)系：即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系，這兩個(gè)關(guān)系可通過題干或畫運(yùn)動(dòng)示意圖得到．2．追及、相遇問題常見的情況假設(shè)物體A追物體B，開始時(shí)兩個(gè)物體相距x0，有三種常見情況：(1)A追上B時(shí)，必有xA－xB＝x0，且vA≥vB.(2)要使兩物體恰好不相撞，兩物體同時(shí)到達(dá)同一位置時(shí)速度相同，必有xA－xB＝x0，vA＝vB.(3)若使兩物體保證不相撞，則要求當(dāng)vA＝vB時(shí)，xA－xB＜x0，且之后vA≤vB.3．解題思路和技巧(1)解題思路(2)解題技巧①緊抓“一圖三式”，即過程示意圖、時(shí)間關(guān)系式、速度關(guān)系式和位移關(guān)系式．②審題應(yīng)抓住題目中的關(guān)鍵字眼，充分挖掘題目中的隱含條件，如“剛好”“恰好”“最多”“至少”等，往往對(duì)應(yīng)一個(gè)臨界狀態(tài)，滿足相應(yīng)的臨界條件．③若被追趕的物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，一定要注意追上前該物體是否已停止運(yùn)動(dòng)，另外最后還要注意對(duì)解的討論分析．4．處理追及問題的常用方法過程分析法函數(shù)法Δx＝x乙＋x0－x甲為關(guān)于t的二次函數(shù)，當(dāng)t＝－eq\f(b,2a)時(shí)有極值，令Δx＝0，利用Δ＝b2－4ac判斷有解還是無(wú)解，是追上與追不上的條件圖像法畫出v－t圖像，圖線與t軸所圍面積表示位移，利用圖像更直觀重點(diǎn)3動(dòng)力學(xué)基本問題（含超失重、瞬時(shí)性問題）1．瞬時(shí)問題要注意繩、桿彈力和彈簧彈力的區(qū)別，繩和桿的彈力可以突變，而彈簧的彈力不能突變．2.超重和失重問題(1)物體的超重、失重狀態(tài)取決于加速度的方向，與速度方向無(wú)關(guān)．加速度a向上(或有向上的分量)，就是超重，加速度a向下(或有向下的分量)，就是失重．(2)完全失重自由落體、豎直上拋、斜拋、平拋，這些運(yùn)動(dòng)的物體都處于完全失重狀態(tài)．宇航員在宇宙飛船中，無(wú)論飛船做圓周運(yùn)動(dòng)或者是橢圓運(yùn)動(dòng)，都處于完全失重狀態(tài)．重點(diǎn)4動(dòng)力學(xué)的連接體問題整體法、隔離法交替運(yùn)用的原則：若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力．即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”．連接體問題(1)常見模型：彈力連接、摩擦力連接、輕繩連接、輕桿連接、彈簧連接；(2)要充分利用“加速度相等”這一條件或題中特定條件，交替使用整體法與隔離法解題．重點(diǎn)5動(dòng)力學(xué)中的傳送帶問題1．模型特點(diǎn)傳送帶問題的實(shí)質(zhì)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題，這樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將直接影響摩擦力的方向．2．解題關(guān)鍵(1)理清物體與傳送帶間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向及摩擦力方向是解決傳送帶問題的關(guān)鍵．(2)傳送帶問題還常常涉及臨界問題，即物體與傳送帶達(dá)到相同速度，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦力改變的臨界狀態(tài)，對(duì)這一臨界狀態(tài)進(jìn)行分析往往是解題的突破口．3.傳送帶的摩擦力分析(1)關(guān)注兩個(gè)時(shí)刻①初始時(shí)刻：物體相對(duì)于傳送帶的速度或滑動(dòng)方向決定了該時(shí)刻的摩擦力方向。②物體與傳送帶速度相等的時(shí)刻：摩擦力的大小、方向或性質(zhì)(滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力)可能會(huì)發(fā)生突變。(2)注意過程分解①摩擦力突變點(diǎn)是加速度突變點(diǎn)，也是物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的突變點(diǎn)，列方程時(shí)要注意不同過程中物理量莫混淆。②摩擦力突變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)是前一過程的末狀態(tài)，也是后一過程的初狀態(tài)，這是兩個(gè)過程的連接點(diǎn)。(3)物體在傾斜傳送上運(yùn)動(dòng)，物體與傳送帶速度相同后需比較tanθ與μ的大小關(guān)系：μ>tanθ，速度相等后一起勻速；μ<tanθ，速度相等后物體的加速度向下，根據(jù)v與a的方向關(guān)系即可判定運(yùn)動(dòng)情況。重點(diǎn)6動(dòng)力學(xué)中的板塊問題1．模型特點(diǎn)“滑塊—木板”模型類問題中，滑動(dòng)摩擦力的分析方法與“傳送帶”模型類似，但這類問題比傳送帶類問題更復(fù)雜，因?yàn)槟景迨艿侥Σ亮Φ挠绊懀鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)，解決此類問題要注意從速度、位移、時(shí)間等角度，尋找各運(yùn)動(dòng)過程之間的聯(lián)系．2．解題關(guān)鍵(1)臨界條件：要使滑塊不從木板的末端掉下來(lái)的臨界條件是滑塊到達(dá)木板末端時(shí)的速度與木板的速度恰好相同．(2)問題實(shí)質(zhì)：“板—塊”模型和“傳送帶”模型一樣，本質(zhì)上都是相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題，要分別求出各物體對(duì)地的位移，再求相對(duì)位移．3.分析“板—塊”模型的四點(diǎn)注意(1)從速度、位移、時(shí)間等角度，尋找滑塊與滑板之間的聯(lián)系。(2)滑塊與滑板共速是摩擦力發(fā)生突變的臨界條件。(3)滑塊與滑板存在相對(duì)滑動(dòng)的條件①運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：若兩物體速度不等，則會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。②力學(xué)條件：一般情況下，假設(shè)兩物體間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，先用整體法算出一起運(yùn)動(dòng)的加速度，再用隔離法算出滑塊“所需要”的摩擦力Ff，比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系，若Ff>Ffm，則發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。(4)滑塊不從滑板上掉下來(lái)的臨界條件是滑塊到達(dá)滑板末端時(shí)，兩者共速。重點(diǎn)1勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、圖像及應(yīng)用例1：（2023屆·江蘇中華中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，將可視為質(zhì)點(diǎn)的小球置于空心管的正上方h處，空心管長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小球與管的軸線重合，小球直徑小于空心管內(nèi)徑。假設(shè)空間足夠大，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則下列判斷正確的是（）A.兩者同時(shí)靜止釋放，小球在空中不能穿過空心管B.小球自由下落，空心管固定不動(dòng)，小球穿過管的時(shí)間為SKIPIF1<0C.小球以初速度SKIPIF1<0向下開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)從靜止釋放空心管，則小球一定能穿過管，穿過管的時(shí)間與當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)D.靜止釋放小球，經(jīng)過很短的時(shí)間t后靜止釋放空心管，則小球一定能穿過管，穿過管的時(shí)間與當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)訓(xùn)1：（2023屆·河南洛陽(yáng)強(qiáng)基聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）遙控汽車比賽中汽車（可看成質(zhì)點(diǎn)）沿直線運(yùn)動(dòng)的SKIPIF1<0圖像如圖所示，已知遙控汽車從零時(shí)刻出發(fā)，在2T時(shí)刻恰好返回出發(fā)點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（）A.0~T與T~2T時(shí)間內(nèi)的平均速度相同B.遙控汽車在T~2T時(shí)間內(nèi)的加速度大小不變，方向改變C.T秒末與2T秒末的速度大小之比為1：2D.0~T與T~2T時(shí)間內(nèi)的加速度大小之比為1：2重點(diǎn)2追擊相遇問題例2：（2023屆·山東淄博實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試）當(dāng)汽車在路上出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)在車后放置三角警示牌，以提醒后面駕車司機(jī)減速安全通過。在夜間，有一貨車因故障停駛，后面有一小轎車以30m/s的速度向前駛來(lái)，由于夜間視線不好，小轎車駕駛員只能看清前方50m的物體，并且他的反應(yīng)時(shí)間為0.5s，制動(dòng)后最大加速度為SKIPIF1<0。求：（1）小轎車從開始剎車到停止所用的最短時(shí)間；（2）三角警示牌至少要放在故障車后多遠(yuǎn)處，才能有效避免兩車相撞。訓(xùn)2：（2023屆·江蘇高郵市高三上學(xué)期開學(xué)考試）強(qiáng)行超車是道路交通安全的極大隱患之一、如圖是汽車超車過程的示意圖，汽車甲和貨車均以36km/h的速度在平直路面上勻速行駛，貨車在中車前面。若甲車司機(jī)發(fā)現(xiàn)附近無(wú)其他車輛后開始加速?gòu)呢涇囎髠?cè)超車，加速度大小為SKIPIF1<0。假定貨車速度保持不變，汽車超過貨車4m后完成超車，不計(jì)車輛變道的時(shí)間。求：（1）若甲車要在4s內(nèi)完成超車，則貨車最多在甲車前面多遠(yuǎn)處；（2）若甲車開始超車時(shí)，看到道路正前方的乙車迎面駛來(lái)，乙車速度為54km/h。甲車超車的整個(gè)過程用時(shí)4s，乙車速度始終保持不變，則甲、乙兩車之間的距離至少是多少？重點(diǎn)3動(dòng)力學(xué)基本問題（含超失重、瞬時(shí)性問題）例3：（2023屆·河北五個(gè)一名校聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）汽車運(yùn)送圓柱形工件的示意圖如圖所示，圖中P、Q、N是固定在車體上的壓力傳感器。假設(shè)圓柱形工件表面光滑，汽車靜止時(shí)，Q傳感器示數(shù)為零，P、N傳感器示數(shù)不為零。汽車以加速度SKIPIF1<0向左勻加速啟動(dòng)，重力加速度SKIPIF1<0，下列情況說(shuō)法正確的是（）（SKIPIF1<0）A.當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，P有示數(shù)，Q無(wú)示數(shù)B.當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，P有示數(shù)，Q有示數(shù)C.當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，P有示數(shù)，Q有示數(shù)D.當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，P無(wú)示數(shù)，Q有示數(shù)訓(xùn)3：（2023屆·四川成都市蓉城名校聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖，天花板與水平面間夾角為θ=37°，一質(zhì)量為m的物塊在一垂直于天花板向上的力F作用下靜止于天花板上、已知物塊與天花板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速大小為g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（）A.物塊可能只受三個(gè)力作用 B.物塊給天花板的摩擦力沿天花板向上C.力F的大小不得小于2mg D.力F的大小可能為1.25mg重點(diǎn)4動(dòng)力學(xué)的連接體問題例4：（2023屆·清華大學(xué)附中高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖，一細(xì)繩通過定滑輪，細(xì)繩兩端分別系有質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的物體。初始時(shí)扶住SKIPIF1<0使兩物體均處于靜止，在某時(shí)刻松開手，兩物體開始運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩足夠長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)細(xì)繩對(duì)SKIPIF1<0的拉力為（）A.20N B.24N C.25N D.30N訓(xùn)4：（2023屆·河北唐山市高三上學(xué)期開學(xué)考試）光滑水平面上放有相互接觸且不粘連的兩個(gè)物體A、B，物體A質(zhì)量m1=1kg，物體B質(zhì)量m2=2kg。如圖所示，作用在兩物體A、B上的力隨時(shí)間變化的規(guī)律分別為：FA=3＋2t（N）、FB=8－3t（N）。下列說(shuō)法正確的是（）A.t=0時(shí)，物體A的加速度為3m/s2B.t=1s時(shí)，物體B的加速度為2.5m/s2C.t=1s時(shí)，兩物體A、B恰好分離D.SKIPIF1<0時(shí)，兩物體A、B恰好分離重點(diǎn)5動(dòng)力學(xué)中的傳送帶問題例5：（2023屆·江蘇高郵市高三上學(xué)期開學(xué)考試）民航客機(jī)都有緊忽出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)緊急著陸后，打開緊急出口，狹長(zhǎng)的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣，生成一條連接出口與地面的斜面，人員沿斜面滑行到地面，如圖所示。氣囊質(zhì)量為m0，若氣囊所構(gòu)成的斜面傾角為θ，圖中AB為氣囊中線，AC與AB的夾角也為SKIPIF1<0，重力加速度大小為g。（1）若一個(gè)質(zhì)量為m1地面工作人員沿直線BA緩慢向上爬，求此時(shí)工作人員所受到的摩擦力的大小和方向；（2）若一個(gè)質(zhì)量為SKIPIF1<0的乘客沿AB下滑的加速度為a，求地面對(duì)氣囊的支持力（不計(jì)飛機(jī)出口與氣囊連接處的作用力）；（3）若質(zhì)量為M的貨物在平行于氣囊所構(gòu)成的斜面的拉力作用下，沿AC方向勻速運(yùn)動(dòng)，已知貨物與氣囊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=tanθ，求拉力的大小。訓(xùn)5：（2023屆·江蘇揚(yáng)州中學(xué)高三上學(xué)期開學(xué)考試）傳送帶以恒定速度v=4m/s順時(shí)針運(yùn)行，已知傳送帶與水平面的夾角θ＝37°