2018届高三物理二轮复习-专题一-力与运动-第2讲-力和直线运动教案

核心专题突破第一部分第2讲力和直线运动专题一力与运动栏目导航2年考情回顾热点题型突破对点规范演练热点题源预测逐题对点特训2年考情回顾设问方式①运动学图象和匀变速直线运动[例](2017·全国卷Ⅰ，24题)(2016·全国卷Ⅰ，21题)②行车运行问题[例](2016·四川卷，10题)(2016·天津卷，8题)③滑块模型问题[例](2017·全国卷Ⅰ，25题)审题要点①要抓住“一图三式”即过程示意图，时间关系式，速度关系式和位移关系式．②审题应抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目的隐含条件；如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等，往往对应一个临界状态．③要抓住研究对象，明确研究过程，审清受力情况解题模板受力情况力的合成和分解求合外力F合＝ma求加速度运动学公式运动情况v、x、t热点题型突破题型一匀变速直线运动规律的应用命题规律高考对该热点的考查既有选择题，也有计算题，命题方向主要有：(1)匀变速直线运动公式的灵活运用；(2)在行车安全和实际运动中的应用；(3)追及相遇问题．方法点拨1．匀变速直线运动常用的五种解题方法常用方法基本公式法1v＝v0＋at2x＝v0t＋12at23v2－v20＝2ax平均速度法→v＝v0＋v2推论法1Δx＝aT22vt2＝v比例法逆向思维法→匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动2．追及问题的解题思路和技巧(1)解题思路：分析两物体运动过程→画运动示意图或v－t图象→找两物体位移关系→列位移方程(2)解题技巧：①紧抓“一图三式”，即过程示意图，时间关系式、速度关系式和位移关系式．②审题应抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目的隐含条件；如“刚好”“恰好”“最多”“至少”等，往往对应一个临界状态，满足相应的临界条件．③若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物体是否已停止运动，另外还要注意最后对解的讨论分析．1.(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1s0)处分别放置一个挡板和一面小旗，如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以初速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假设运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1，重力加速度大小为g.求：(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．突破点拨(1)冰球滑向挡板运动过程是在滑动摩擦力作用下做匀减速运动．(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度就是所要求解的最小加速度．解析(1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律有μmg＝ma1，①根据运动学公式有v21－v20＝－2a1s0，②解①②得μ＝v20－v212gs0.③(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t.由运动学公式得v20－v21＝2a1s0，④v0－v1＝a1t⑤，s1＝12a2t2，⑥联立④⑤⑥式得a2＝s1v1＋v022s20.⑦答案(1)μ＝v20－v212gs0(2)a2＝s1v1＋v022s20【变式考法】在上述题1中求运动员到达小旗处的最小速度．解析冰球运动的时间为t，则有s0＝v1＋v02t，运动员刚好在同一时间运动到小旗处，速度最小，设为v2，则有s1＝v22t，联立上述二式得v2＝s1v0＋v1s0.答案s1v0＋v1s02．(2017·河南郑州预测)为提高通行效率，许多高速公路出入口安装了电子不停车收费系统ETC.甲、乙两辆汽车分别通过ETC通道和人工收费通道(MTC)驶离高速公路，流程如图所示．假设减速带离收费岛口x＝60m，收费岛总长度为d＝40m，两辆汽车同时以相同的速度v1＝72km/h经过减速带后，一起以相同的加速度做匀减速运动．甲车减速至v2＝36km/h后，匀速行驶到中心线即可完成缴费，自动栏杆打开放行；乙车刚好到收费岛中心线收费窗口停下，经过t0＝15s的时间缴费成功，人工栏杆打开放行．随后两辆汽车匀加速到速度v1后沿直线匀速行驶，设加速和减速过程中的加速度大小相等．求：(1)此次人工收费通道和ETC通道打开栏杆放行的时间差Δt；(2)两辆汽车驶离收费站后相距的最远距离Δx.解析(1)两车减速运动的加速度为a＝v212x＋d2＝2.5m/s2，甲车减速到v2所用时间为t1＝v2－v1a＝4s，走过的距离为x1＝v1＋v22t1＝60m.甲车从匀速运动到栏杆打开所用时间为t2＝x＋d2－x1v2＝2s，甲车从减速到栏杆打开的总时间为t甲＝t1＋t2＝6s.乙车减速行驶到收费岛中心线的时间为t3＝v1a＝8s，从减速到栏杆打开的总时间为t乙＝t0＋t3＝23s.人工收费通道和ETC通道打开栏杆放行的时间差Δt＝t乙－t甲＝17s.(2)乙车从减速带到恢复正常行驶，所用时间为t′乙＝t3＋t0＋t3＝31s，乙车从减速带到恢复正常行驶，走过的距离为x乙＝x＋d＋x＝160m；甲车从减速带到乙车恢复正常行驶，所用时间为t′甲＝t1＋t2＋t1＋t，显然t′甲＝t′乙，即t＝2t3＋t0－2t1－t2＝21s，甲车从减速带到乙车恢复正常行驶，走过的距离为x甲＝x1＋d2＋x1＋v1t＝560m，所以，两车驶离收费站后相距最远为Δx＝x甲－x乙＝400m.答案(1)17s(2)400m3．(2017·广东百校联考)某公路限制速度为v＝126km/h，一巡警车正以v1＝36km/h的速度在平直公路上行驶，突然发现在他后方120m处一小汽车以v2＝144km/h的速度同向超速驶来，巡警车立即示警让其停车，但小汽车听到示警Δt＝2s后以a1＝5m/s2的加速度做匀减速直线运动，当速度减为v3＝108km/h后继续向前匀速行驶，巡警车发现后，在两车第一次相遇时开始以a2＝2m/s2的加速度加速追赶小汽车．重力加速度g＝10m/s2.(1)从巡警车示警到两车第一次相遇用了多长时间？这段时间内小汽车行驶的距离是多少？(2)在不违规的情况下，巡警车追上小汽车用多长时间？(3)如果巡警车追上小汽车的同时命令其刹车，小汽车司机急制动时产生的平均制动力F＝1.5×104N，汽车质量(含司机，M＝1500kg，其制动过程可视为匀减速直线运动．如果司机的质量为m＝70kg，汽车紧急制动过程对司机的冲量为多少？解析(1)小汽车速度减为v3＝108km/h＝30m/s，用时t1＝v3－v2－a1＝30－40－5s＝2s，小汽车前进的距离为x1＝v2Δt＋v23－v22－2a1＝40×2m＋302－402－2×5m＝150m，这段时间内巡警车前进了x2＝v1(t1＋Δt)＝10×4m＝40m.因为x0＋x2x1，说明小汽车与巡警车第一次相遇时，小汽车速度已减为v3＝30m/s.设从巡警车立即示警到两车第一次相遇所用的时间为t，根据两车的位移关系得x1＋v3(t－4s)＝x0＋v1t，解得t＝4.5s.这段时间内小汽车行驶的距离为x3＝x1＋v3(t－Δt－t1)＝150m＋30×0.5m＝165m.(2)设巡警车速度达到35m/s用时为t2，t2＝v－v1a2＝35－102s＝12.5s，这时x′1＝v3t2＝375mx′2＝v1t2＋12a1t22＝281.25m，说明此时没有追上．设从巡警车开始追赶到追上小汽车用的时间为t′，根据两车的位移关系得x′2＋v(t′－t2)＝v3t′，解得t′＝31.25s.(3)选小汽车为研究对象，初速度方向为正方向，由牛顿第二定律有F＝Ma2，解得a2＝10m/s2，刹车时间为t＝0－v3－a2＝0－30－10s＝3s.选司机为研究对象，根据牛顿第二定律F′2－m2g2＝ma2，解得紧急制动时汽车对司机的作用力大小F′＝7002N，汽车紧急制动过程对司机的冲量大小I＝F′t＝21002N·s.答案(1)4.5s165m(2)31.25s(3)21002N·s求解匀变速直线运动问题的技巧(1)描述匀变速直线运动的基本物理量有v0、v、a、x、t五个量，每个基本公式中都涉及四个量，选择公式时一定要注意分析已知量和待求量，根据所涉及的物理量选择合适的公式求解，会使问题简化．(2)在涉及匀变速直线运动的题目中，如果出现连续相等时间关系，则要优先使用中间时刻速度公式vt2＝v＝xt＝v0＋v2及位移差公式xn－xm＝(n－m)aT2；如果题中给出初(或末)速度为0，则要优先使用使用初速度为0的匀变速直线运动的“比例公式”．(3)如果一个物体的运动包含几个阶段，就要分段分析，各段交接处的速度往往是联系各段的纽带．(4)对于刹车类问题，当车的速度为零时，停止运动，其加速度也突变为零．求解此类问题应先判断车停下所用的时间，再选择合适的公式求解．题型二动力学图象的应用命题规律动力学图象的应用是近几年高考的热点，命题规律有以下几点：(1)动力学图象结合匀变速直线运动的规律考查；(2)动力学图象结合牛顿第二定律考查；(3)动力学图象结合受力分析，运动分析考查．方法点拨巧解动力学中图象的方法：1．识别图象①横、纵坐标轴表示的物理量；②是定性描述(坐标轴无标度和单位)还是定量描述(坐标轴有标度和单位)；③图象形状所描述的状态及变化规律；④图线与横坐标包围的“面积”有、无意义及对应的物理量；⑤图线的折点表示斜率发生变化，明确图线斜率对应的物理量；⑥由图象构建数学函数关系式，根据所构建的关系式与掌握的物理规律对比，确定式中各项的物理意义．2．判别物理过程由图象形状所描述的状态及变化规律确定质点的运动性质．3．选择解答方法根据质点的运动性质，选择公式法、图象法解答试题，必要时建立函数关系并进行图象转换，或者与常见形式比较进行解答和判断．1.(多选)如图甲，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图乙所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度ACD突破点拨(1)由v－t图象知，物块在0～t1内沿斜面减速上滑，之后沿斜面加速下滑．(2)上滑时，物块所受合力为mgsinθ＋μmgcosθ；下滑时，所受合力为mgsinθ－μmgcosθ.(3)当t＝t1时，物块速度减为零，滑至最大高度．解析由乙图知物体快上滑的加速度大小a1＝v0t1，下滑加速度大小a2＝v1t1根据牛顿第二定律．物块上滑时mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，物块下滑时mgsinθ－μmgcosθ＝ma2.可以求出sinθ＝v0＋v12gt1，μ＝v0＋v12gt1cosθ，物块上滑的最大距离x＝v02t1，最大高度h＝xsinθ，选项A、C、D正确，B错误．【变式考法】在上述题1中，能否求出滑块返回原出发点时的速度及所用时间？解析前面a1、a2已求出，v0、v1、t1已知，由12a1t21＝12a2t22可求出t2，再由v2＝a2t2可求出v2.答案见解析．2．(2017·陕西西安八校联考)不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v－t图象可能正确的是()D解析没有空气阻力时，物体只受重力，竖直上抛运动的v－t图象是直线．有空气阻力时，上升阶段，根据牛顿第二定律，有mg＋Ff＝ma，故a＝g＋Ffm，由于阻力随着速度减小而减小，故加速度逐渐减小，最小值为g；有空气阻力时，下降阶段，根据牛顿第二定律，有mg－Ff＝ma，故a＝g－Ffm，由于阻力随着速度增大而增大，故加速度逐渐减小，最大值为g.v－t图象的斜率表示加速度，故图线与t轴的交点对应时刻的加速度为g，切线与虚线平