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2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)講義
專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第2講 力與直線運(yùn)動(dòng)
【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】
【關(guān)鍵能力】 熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相關(guān)結(jié)論.理解牛頓第二定律,會(huì)分析處理兩類動(dòng)力學(xué)問題,掌握傳送帶、板塊等常見直線運(yùn)動(dòng)的模型.會(huì)應(yīng)用整體法與隔離法進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析,會(huì)應(yīng)用多種運(yùn)動(dòng)圖像處理多過程問題.
題型1　直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合應(yīng)用
　　　　　 　　　　　 　　　　　
主要內(nèi)容
考查知識(shí)點(diǎn) 勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其重要結(jié)論、自由落體及豎直上拋運(yùn)動(dòng)、追及相遇問題、運(yùn)動(dòng)圖像綜合分析與牛頓第二定律及動(dòng)能定理等綜合
兩種物理思想 逆向思維、極限思想
兩個(gè)易錯(cuò) 易混點(diǎn) (1)物體做加速或減速運(yùn)動(dòng)取決于速度與加速度方向間的關(guān)系 (2)“剎車”問題要先判斷剎車時(shí)間,再分析計(jì)算
追及問題 臨界條件 速度相等時(shí)是距離最大或最小的臨界條件,速度大追速度小的有最小間距(或碰撞、反超),速度小的追速度大的有最大間距
應(yīng)用牛頓第二 定律解決勻變 速直線運(yùn)動(dòng)問 題的一般思路 抓住兩個(gè)分析,即受力情況分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,必要時(shí)要畫運(yùn)動(dòng)情景示意圖.對(duì)于多運(yùn)動(dòng)過程問題,一定要找準(zhǔn)轉(zhuǎn)折點(diǎn),特別是轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度
例1　[2024·慈溪中學(xué)模擬] 如圖所示,在平直路面上進(jìn)行汽車剎車性能測(cè)試.當(dāng)汽車速度為v0時(shí)開始剎車,先后經(jīng)過路面和冰面(結(jié)冰路面),最終停在冰面上.剎車過程中,汽車在路面與冰面所受阻力之比為7∶1,位移之比為8∶7,則汽車進(jìn)入冰面瞬間的速度為 (　)
A.v0 B.v0
C.v0 D.v0
【技法點(diǎn)撥】
汽車勻減速到路面的末速度可以視為在冰面上勻減速運(yùn)動(dòng)的初速度,根據(jù)牛頓第二定律分別計(jì)算出兩種路面的加速度,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,就可以解決問題.
例2　[2024·溫州中學(xué)模擬] 如圖所示,“禮讓行人”是城市文明的重要標(biāo)志.某汽車正以54 km/h的速度行駛在城市道路上,在車頭距離“禮讓行人”停車線36 m時(shí),駕駛員發(fā)現(xiàn)前方有行人通過人行橫道,0.4 s后剎車使汽車勻減速滑行.為了使汽車車頭不越過停車線停止讓行,下列說法中正確的是 (　)
A.汽車剎車后滑行的最大距離為36 m
B.汽車減速的最小加速度為3.75 m/s2
C.汽車用于減速滑行的最長(zhǎng)時(shí)間為5 s
D.從駕駛員發(fā)現(xiàn)行人到汽車停止的過程,汽車平均速度為7.5 m/s
【技法點(diǎn)撥】
汽車禮讓行人過程涉及人的反應(yīng)時(shí)間、減速運(yùn)動(dòng)有效時(shí)間等,可以通過畫出v-t圖像來審題.
【遷移拓展】
1.[2024·溫嶺模擬] 2023年11月,我國(guó)航母“福建艦”開始彈射實(shí)驗(yàn).飛機(jī)航母彈射系統(tǒng)能夠使飛機(jī)獲得一個(gè)初速度,從而達(dá)到縮短滑行距離的目的.設(shè)飛機(jī)靠自身引擎獲得的加速度為a,沒有彈射的情況下,飛機(jī)滑行L1的距離達(dá)到起飛速度;開啟彈射系統(tǒng),使飛機(jī)獲得一個(gè)初速度v0,飛機(jī)滑行L2的距離達(dá)到起飛速度.設(shè)L1-L2=ΔL,加速度a和起飛速度均為定值,下列關(guān)于ΔL的說法正確的是 (　)
A.ΔL與v0成正比 B.ΔL與成正比
C.ΔL與成正比 D.ΔL與成正比
2.[2024·舟山模擬] 如圖所示,小球從距地面高度h1=1.25 m的A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)地面第一次反彈,豎直上升至最高點(diǎn)B,B點(diǎn)距地面高度h2=0.8 m,重力加速度g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力.下列說法正確的是 (　)
A.小球在B點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)
B.小球下降過程處于失重狀態(tài),上升過程處于超重狀態(tài)
C.小球與地面作用過程速度變化量的大小為1 m/s
D.小球下降過程的平均速度大小大于上升過程的平均速度大小
題型2　動(dòng)力學(xué)圖像綜合問題
　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.常見圖像
常見圖像 斜率k 面積 兩圖像交點(diǎn)
x-t圖像 速度v 表示相遇
v-t圖像 加速度a 位移x 不表示相遇,表示此時(shí)速度相等,往往是距離最大或最小的臨界點(diǎn)
a-t圖像 速度變 化量Δv 表示此時(shí)加速度相等
2.非常規(guī)圖像
非常規(guī)圖像 (舉例) 函數(shù)表達(dá)式 斜率k 縱截 距b
v2-x圖像 由v2-=2ax,得v2=2ax+ 2a
-t圖像 由x=v0t+at2,得=at+v0 a v0
a-F圖像 由F-μmg=ma,得a=F-μg -μg
例3　[2024·金華模擬] 端午節(jié)兩個(gè)隊(duì)伍比賽的速度與時(shí)間關(guān)系圖像如圖所示,甲在第一段時(shí)間內(nèi)的加速度是在第二段時(shí)間內(nèi)的加速度的2倍,在3t0時(shí)刻甲到達(dá)終點(diǎn).下列說法正確的是(　)
A.甲、乙兩隊(duì)伍同時(shí)出發(fā)
B.0~t0內(nèi),甲的平均速度大于乙的平均速度
C.甲在t0時(shí)刻的速度為
D.乙到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)刻為

例4　[2024·臺(tái)州模擬] 水平地面上質(zhì)量為1 kg的物塊受到同一直線上的水平拉力F1、F2的作用,F1、F2隨時(shí)間的變化如圖所示,已知物塊在前2 s內(nèi)以5 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2,則 (　)
A.物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2
B.3 s末物塊受到的摩擦力大小為4 N
C.5 s末物塊受到的摩擦力大小為1 N
D.5 s末物塊的加速度大小為3 m/s2


【技法點(diǎn)撥】
處理圖像問題的一般流程
【遷移拓展】
1.智能手機(jī)安裝軟件后,可利用手機(jī)上的傳感器測(cè)量手機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度.帶塑膠軟殼的手機(jī)從一定高度由靜止釋放,落到地面上,手機(jī)傳感器記錄了手機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?下列說法錯(cuò)誤的是 (　)
A.釋放時(shí),手機(jī)離地面的高度為g
B.手機(jī)第一次與地面碰撞的作用時(shí)間為t3-t1
C.手機(jī)第一次與地面碰撞中所受最大彈力為自身重力的10倍
D.0~t2內(nèi)圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積中,時(shí)間軸下方與上方的面積大小相等
2.[2024·杭州模擬] 浙江省杭州高級(jí)中學(xué)的某物理興趣小組研究某物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的-t圖像如圖所示.下列說法正確的是 (　)
A.物體在時(shí)的速度為
B.陰影部分的面積表示物體在0~時(shí)間內(nèi)通過的位移
C.物體在t0時(shí)刻回到出發(fā)點(diǎn)
D.物體的加速度大小為
參考答案與詳細(xì)解析
題型1
例1　B　[解析] 設(shè)汽車進(jìn)入冰面瞬間的速度為v1,由牛頓第二定律得Ff=ma,則汽車在路面與冰面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為==,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,在路面上有-=2a1x1,在冰面上有=2a2x2,其中=,解得v1=,故B正確.
例2　B　[解析] 已知汽車剎車前速度為v0= m/s=15 m/s,在t1=0.4 s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x1=v0t1=6 m,則汽車剎車滑行的最大距離為x2=36 m-x1=30 m,故A錯(cuò)誤;汽車剎車的最小加速度為amin==3.75 m/s2,故B正確;汽車用于減速滑行的最長(zhǎng)時(shí)間為tmax==4 s,故C錯(cuò)誤;汽車從發(fā)現(xiàn)前方有行人通過人行橫道到停下來過程的平均速度滿足=≥ m/s≈8.18 m/s>7.5 m/s,故D錯(cuò)誤.
【遷移拓展】
1.B　[解析] 沒有彈射的情況下,飛機(jī)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)起飛速度為v,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移關(guān)系式知v2=2aL1,開啟彈射系統(tǒng),飛機(jī)做初速度為v0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則v2-=2aL2,由題知L1-L2=ΔL,則ΔL=-=,可知ΔL與成正比,故B正確.
2.D　[解析] 小球在B點(diǎn)處只受到重力,合力方向向下,所以小球在B點(diǎn)處于完全失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;小球下降過程做自由落體運(yùn)動(dòng),加速度等于重力加速度,處于完全失重狀態(tài),上升過程的加速度也等于重力加速度,仍處于完全失重狀態(tài),故B錯(cuò)誤;小球從距地面高度h1=1.25 m的A點(diǎn)由靜止釋放,做自由落體運(yùn)動(dòng),到地面時(shí)速度為v1==5 m/s,經(jīng)地面第一次反彈后,豎直上升至最高點(diǎn)B,B點(diǎn)距地面高度h2=0.8 m,則小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng),從地面反彈的速度為v2=-=-4 m/s,所以小球與地面作用過程速度變化量為Δv=v2-v1=-9 m/s,即速度變化量大小為9 m/s,故C錯(cuò)誤;小球下降過程的平均速度大小為==2.5 m/s,上升過程的平均速度大小為==2 m/s,所以小球下降過程的平均速度大小大于上升過程的平均速度大小,故D正確.
題型2
例3　C　[解析] 由圖可知乙隊(duì)伍出發(fā)時(shí)間后,甲隊(duì)伍才出發(fā),甲隊(duì)伍比乙隊(duì)伍晚出發(fā),故A錯(cuò)誤;v-t圖像與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,0~t0內(nèi),甲圖像與橫坐標(biāo)軸圍成的面積小于乙圖像與橫坐標(biāo)軸圍成的面積,乙的位移較大,而所用時(shí)間相同,所以甲的平均速度小于乙的平均速度,故B錯(cuò)誤;設(shè)甲在t0時(shí)刻的速度為v,則甲在第一段時(shí)間內(nèi)的加速度為a1==,甲在第二段時(shí)間的加速度為a2==,已知a1=2a2,解得甲在t0時(shí)刻的速度為v=,故C正確;兩支隊(duì)伍比賽的路程為x=+(3t0-t0)=v0t0,乙加速階段的位移為x1=t0,設(shè)乙到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)刻為t,則v0(t-t0)=x-x1,解得乙到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)刻為t=t0,故D錯(cuò)誤.
例4　C　[解析] 在0~2 s內(nèi)物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),則滑動(dòng)摩擦力Ff=F1-F2=3 N,物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ===0.3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;2 s后物塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a== m/s2=-2 m/s2,則速度減為0需要的時(shí)間t== s=2.5 s,即4.5 s末速度減為零,3 s末物塊受到的摩擦力仍為滑動(dòng)摩擦力,大小為3 N,5 s末物塊受到的摩擦力為靜摩擦力,大小為6 N-5 N=1 N,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;物塊停止后,因F1、F2兩個(gè)力的差值小于最大靜摩擦力,故物塊不再運(yùn)動(dòng),即5 s末物塊的加速度為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
【遷移拓展】
1.C　[解析] 由圖可知,t1時(shí)刻手機(jī)開始接觸地面,則0~t1內(nèi)手機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng),釋放時(shí),手機(jī)離地面的高度為h=g,故A正確;由圖可知,t1時(shí)刻手機(jī)開始接觸地面,t3時(shí)刻手機(jī)開始離開地面,則手機(jī)第一次與地面碰撞的作用時(shí)間為t3-t1,故B正確;由圖可知,t2時(shí)刻手機(jī)的加速度最大,且方向豎直向上,根據(jù)牛頓第二定律可得F-mg=m·10g,解得F=11mg,即手機(jī)第一次與地面碰撞中所受最大彈力為自身重力的11倍,故C錯(cuò)誤;由圖可知,t2時(shí)刻手機(jī)的加速度最大,此時(shí)手機(jī)受到地面的彈力最大,手機(jī)處于最低點(diǎn),手機(jī)的速度為零,則0~t2時(shí)間內(nèi)手機(jī)的速度變化量為零,根據(jù)a-t圖像與橫軸圍成的面積表示速度變化量,可知0~t2內(nèi)圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積中,時(shí)間軸下方與上方的面積大小相等,故D正確.
2.C　[解析] 物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x=v0t-at2,整理得=-at+v0,可知-t圖像的斜率為k=-,縱截距為b=v0,由圖像可知k=-,解得物體的加速度大小為a=,初速度為v0=b,根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系式v=v0-at,代入數(shù)據(jù)得在時(shí)的速度為0,故A、D錯(cuò)誤;物體初速度為b,在時(shí)的速度為0,則0~時(shí)間內(nèi)的平均速度為,所以0~時(shí)間內(nèi)物體的位移為x=·=,圖中陰影部分的面積S=·=,因此陰影部分的面積并不表示物體在0~時(shí)間內(nèi)通過的位移,故B錯(cuò)誤;物體的加速度大小為a=,初速度為v0=b,則有x=bt-t2,當(dāng)t=t0時(shí),x=0,即物體在t0時(shí)刻回到出發(fā)點(diǎn),故C正確.

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