高三物理二輪復習 第一篇 專題通關一 力與直線運動 1 勻變速直線運動課件.ppt

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專題一 力與直線運動 第1講 勻變速直線運動,【高考這樣考】 1.(2013廣東高考)某航母跑道長200 m。飛機在航母上滑行的最大加速度為6 m/s2,起飛需要的最低速度為50 m/s。那么,飛機在滑行前,需要借助彈射系統(tǒng)獲得的最小初速度為( ) A.5 m/s B.10 m/s C.15 m/s D.20 m/s 【解析】選B。對飛機的起飛過程,由運動學公式v2-v02=2ax, 得v0=10 m/s,B正確。,2.(2014天津高考)質(zhì)點做直線運動的速度—時間圖像如圖所示,該質(zhì)點( ) A.在第1 s末速度方向發(fā)生了改變 B.在第2 s末加速度方向發(fā)生了改變 C.在前2 s內(nèi)發(fā)生的位移為零 D.第3 s末和第5 s末的位置相同,【解析】選D。由v-t圖像可以看出前2s內(nèi)速度都為正值,說明速度的方向沒有改變,A錯誤;1～3 s內(nèi)圖線為一直線,說明質(zhì)點的加速度不變,B錯誤;v-t圖像中圖線與t軸包圍的面積表示質(zhì)點運動的位移,在前2 s內(nèi)發(fā)生的位移為2 m,3～5 s內(nèi)合位移為0,表示第3 s末和第5 s末的位置相同,C錯誤,D對。,3.(多選)(2013新課標全國卷Ⅰ)如圖,直線a和曲 線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置— 時間(x-t)圖線。由圖可知( ) A.在時刻t1,a車追上b車 B.在時刻t2,a、b兩車運動方向相反 C.在t1～t2這段時間內(nèi),b車的速率先減少后增加 D.在t1～t2這段時間內(nèi),b車的速率一直比a車的大,【解析】選B、C。由x-t圖像中直線a和曲線b的斜率及變化可知汽車a一直沿正方向做勻速直線運動,汽車b先沿正方向做速度越來越小的變速直線運動,速度為零以后再向負方向做速度越來越大的變速直線運動,其中t1、t2時刻a、b兩車處于同一位置,且在t1時刻,b車追上a車,所以選項A錯、選項B對;t1～t2時間內(nèi)汽車a一直做勻速運動,汽車b先減速后加速,故選項C對、選項D錯。,4.(2015山東高考)距地面高5m的水平直軌道上A、B兩點相距2m,在B點用細線懸掛一小球,離地高度為h,如圖。小車始終以4m/s的速度沿軌道勻速運動,經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下,小車運動至B點時細線被軋斷,最后兩球同時落地。不計空氣阻力,取重力加速度的大小g=10m/s2。可求得h等于( ),A.1.25 m B.2.25 m C.3.75 m D.4.75 m 【解析】選A。小車由A運動到B的時間 s=0.5 s,兩小球都做自由落 體運動,5m= gt2,h= g(t-0.5s)2,聯(lián)立解得h=1.25m,A正確。,【考情分析】 主要題型：選擇題 計算題 命題特點： 1.考查角度：勻變速直線運動規(guī)律的應用能力;應用圖像描述物體運動過程的能力;應用圖像分析物體運動規(guī)律的能力。 2.考查方式：一是以選擇題的形式單獨考查;二是融合在綜合題中進行考查。,【主干回顧】,【要素掃描】 (1)勻變速直線運動規(guī)律 ①速度公式：_______ ②位移公式： ③速度位移公式：__________ ④中間時刻速度公式：,v=v0+at,v2-v02=2ax,,,⑤中間位置速度公式： ⑥相鄰等時間段的位移差公式：_______ ⑦初速度為零的勻變速直線運動的比例公式,Δx=aT2,,(2)運動圖像 ①v-t圖像： 縱坐標：表示_____的大小和方向 斜率：表示_______的大小和方向 與橫軸圍成的面積：表示_____的大小和方向 ②x-t圖像： 縱坐標：表示_____的大小和方向 斜率：表示_____的大小和方向,速度,加速度,位移,位移,速度,熱點考向1 運動圖像的應用 【典例1】(2015孝感一模)物體由靜止開始沿直線運動,其加速度隨時間的變化規(guī)律如圖所示,取開始運動方向為正方向,則物體運動的v-t圖像中正確的是( ),【名師解讀】 (1)命題立意：考查利用v-t圖像描述物體運動過程的能力。 (2)關鍵信息：“由靜止開始沿直線運動”;a-t關系圖像。 (3)答題必備：根據(jù)加速度判斷物體的運動性質(zhì);v=v0+at。 (4)易錯警示：加速度的方向周期性變化,誤認為速度方向也是周期性變化而錯選B。,【解析】選C。在0～1s內(nèi),a1=1m/s2,物體從靜止開始正向勻加速運動,速度圖像是一條直線,1s末速度v1=a1t=1 m/s,在1～2 s內(nèi),a2=-1m/s2,物體將仍沿正方向運動,但要減速,2s末時速度v2=v1+a2t=0,2～3 s內(nèi)重復0～1 s內(nèi)運動情況,3～4 s內(nèi)重復1～2 s內(nèi)運動情況,綜上,選項C正確。,【典例2】(2015廣東高考)甲、乙兩人同時 同地出發(fā)騎自行車做直線運動,前1小時內(nèi)的 位移—時間圖像如圖所示。下列表述正確的 是( ) A.0.2～0.5小時內(nèi),甲的加速度比乙的大 B.0.2～0.5小時內(nèi),甲的速度比乙的大 C.0.6～0.8小時內(nèi),甲的位移比乙的小 D.0.8小時內(nèi),甲、乙騎行的路程相等,【解題探究】 (1)位移-時間圖像中,縱坐標之差表示_____。 (2)位移-時間圖像中,斜率表示_____。 (3)位移-時間圖像中,傾斜直線表示_________運動。,位移,速度,勻速直線,【解析】選B。題圖為s-t圖像,圖像的斜率表示速度。根據(jù)圖像可知0.2～0.5小時內(nèi),甲、乙都做勻速直線運動,加速度都為0,甲的斜率比乙大,所以甲的速度大于乙的速度,A錯誤,B正確;0.6～0.8小時內(nèi),甲的位移是-5 km,乙的位移是-3 km,C錯誤;0.8小時內(nèi)甲、乙的位移相同,但是路程不一樣,D錯誤。,【規(guī)律總結】圖像問題要四看一注意 (1)看坐標軸：看清坐標軸所表示的物理量,明確因變量(縱軸表示的量)與自變量(橫軸表示的量)之間的制約關系。 (2)看圖像：識別兩個相關量的變化趨勢,從而分析具體的物理過程。 (3)看縱坐標、“斜率”和“面積”：v-t圖像中根據(jù)坐標值、“斜率”和“面積”可分析速度、加速度和位移的大小、方向特點。x-t圖像中根據(jù)坐標值、“斜率”可分析位移、速度的大小、方向特點。,(4)看交點：明確圖線與圖線的交點、圖線與坐標軸的交點的物理意義。 (5)一注意：利用v-t圖像分析兩個物體的運動時,要注意兩個物體的出發(fā)點,即注意它們是從同一位置出發(fā),還是從不同位置出發(fā)。若從不同位置出發(fā),要注意出發(fā)時兩者的距離。,【題組過關】 1.(2015懷化二模)以相同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時,一個物體所受空氣阻力可以忽略,另一個物體所受空氣阻力大小恒定不變,下列用虛線和實線描述兩物體運動過程的v-t圖像可能正確的是( ),【解析】選B。不計空氣阻力時,物體的加速度恒定,物體先向上做勻 減速運動,然后向下做勻加速運動,加速度相等,圖線為一傾斜直線。 考慮空氣阻力時,物體上升的加速度大小a= ,下降時的加速度 大小a′= ,可知a′ga,則下落的加速度小于上升的加速度, 則上升時圖線的斜率絕對值大于下落時圖線的斜率絕對值,故B正確, A、C、D錯誤。,2.(2015樂山一模)甲、乙兩質(zhì)點同時沿同一直線運動,速度隨時間變化的v-t圖像如圖所示。關于兩質(zhì)點的運動情況,下列說法正確的 是( ) A.在t=0時,甲、乙的運動方向相同 B.在0～t0內(nèi),乙的加速度先增大后減小 C.在0～2t0內(nèi),乙的平均速度等于甲的平均速度 D.若甲、乙從同一位置出發(fā),則t0時刻相距最遠,【解析】選D。t=0時,甲沿正方向運動,乙沿負方向運動,甲、乙運動方向相反,選項A錯誤。0～t0內(nèi),乙的斜率逐漸減小,所以乙的加速度逐漸減小,選項B錯誤。在0～2t0內(nèi),甲的平均速度等于v0,乙的平均速度小于v0,選項C錯誤。若甲、乙從同一位置出發(fā),甲、乙先做相背運動,而后乙反向追趕甲,t0時刻之前,甲快乙慢,相距越來越遠;t0時刻之后,乙快甲慢,越追越近,所以t0時刻相距最遠,選項D正確。,3.(多選)(2013四川高考)甲、乙兩物體在t=0時刻經(jīng)過同一位置沿x軸運動,其v-t圖像如圖所示,則( ) A.甲、乙在t=0到t=1s之間沿同一方向運動 B.乙在t=0到t=7s之間的位移為零 C.甲在t=0到t=4s之間做往復運動 D.甲、乙在t =6s時的加速度方向相同,【解析】選B、D。在t=0到t=1s之間,甲沿正方向運動,而乙先沿負方向運動,再沿正方向運動,故選項A錯誤;在t=0到t=7s之間,乙在t上方所圍面積與下方所圍面積相等,則t=0到t=7s之間的位移為零,故選項B正確;甲在t=0到t=4s之間速度是正值,則甲沿正方向運動,故選項C錯誤;甲、乙在t=6s時的加速度方向都與正方向相反,故選項D正確。,【加固訓練】將一彈性塑料球從距地面高度為h1處由靜止釋放,小球與地面碰撞后彈回到高度為h2處。設這一過程中空氣阻力的大小恒定,不考慮小球與地面碰撞的時間及損失的動能,以向下為正方向,下列圖像大致能反映該過程的是( ),【解析】選B。彈性塑料球下落過程的加速度小于上升過程的加速度,且上升和下落過程的加速度方向相同,選項C、D錯誤;彈性塑料球下落和上升過程的速度方向相反,選項A錯誤,B正確。,熱點考向2 勻變速直線運動規(guī)律的應用 【典例3】(9分)(2014海南高考)短跑運動員完成100m賽跑的過程可簡化為勻加速運動和勻速運動兩個階段。一次比賽中,某運動員用11.00 s跑完全程。已知運動員在加速階段的第2 s內(nèi)通過的距離為7.5 m,求該運動員的加速度及在加速階段通過的距離。,【拿分策略】 (1)加速度的計算：,(2)加速階段通過距離的計算： 抓住關鍵信息——“尋求突破” 圍繞兩條信息列方程,按照過程列方程,就能拿到7分,若能正確解方程求出結果再拿下2分,則得滿分9分。,【解析】根據(jù)題意,在第1s和第2 s內(nèi)運動員都做勻加速直線運動,設運動員在勻加速階段的加速度為a,在第1s和第2 s內(nèi)通過的位移分別為s1和s2, 由運動學規(guī)律得：s1= ①(1分) s1+s2= a(2t0)2 ②(2分) t0=1s,求得a=5m/s2 (1分),設運動員做勻加速運動的時間為t1,勻速運動的時間為t2,勻速運動 的速度為v,跑完全程的時間為t,全程的距離為s,依題意及運動學規(guī) 律,得：t=t1+t2 ③(1分) v=at1 ④(1分) s= ⑤(2分) 設勻加速階段通過的距離為s′,則s′= 求得s′=10m (1分) 答案：5m/s2 10 m,【典例4】(2015寧波一模)傾角為α=30的長斜 坡上有C、O、B三點,CO=OB=s,在O點豎直地固定一 長為s的直桿AO。A端與C點間和坡底B點間各連有一 光滑的鋼繩,且各穿有一鋼球(視為質(zhì)點),將兩球從A點同時由靜止釋放,分別沿兩鋼繩滑到鋼繩末端,如圖所示,不計一切阻力影響,則小球在鋼繩上滑行的時間tAC∶tAB為( ) A.1∶1 B. ∶1 C.1∶ D. ∶1,【解題探究】 (1)兩小球沿鋼繩滑下,做_______________________運動。 (2)根據(jù)x= at2計算小球的運動時間需首先確定兩個量：_______ _______。,初速度為零的勻加速直線,位移、,加速度,【解析】選A。由幾何知識可知：∠OAC=60,∠OAB=30,xAC=s,xAB = s,鋼球在AC上運動時,加速度aAC=gcos∠OAC= g,在AB上運動時, 加速度aAB=gcos∠OAB= g,根據(jù)xAC= aACtAC2,xAB= aABtAB2,可得： tAC：tAB=1∶1,選項A正確。,【遷移訓練】,遷移1：改變軌道 【典例4】中,若將直桿豎直固定在水平面上,保持兩鋼繩與直桿的夾角不變,兩球仍從A點同時由靜止釋放,沿鋼繩滑到鋼繩末端,則小球在鋼繩上滑行的時間tAC：tAB為多少?,【解析】由題意,仍有∠OAC=60,∠OAB=30,AO的長度為s, 則xAC= =2s,xAB= 鋼球在AC上運動時,加速度aAC=gcos∠OAC= g, 在AB上運動時,加速度aAB=gcos∠OAB= g, 根據(jù) 可得tAC∶tAB= ∶1 答案： ∶1,遷移2：改變小球受力情況 【典例4】中若兩小球質(zhì)量相等且均帶上電量為q的正電荷,并在其運動的空間加上場強為E的豎直向下的勻強電場,則小球在鋼繩上滑行的時間tAC∶tAB為多少?,【解析】加電場后,仍有∠OAC=60, ∠OAB=30,xAC=s,xAB= s 鋼球在AC上運動時aAC= 在AB上運動時aAB= 根據(jù) 可得tAC∶tAB=1∶1 答案：1∶1,遷移3：改變考查角度 在【典例4】中,畫出兩個小球的運動的v-t圖像。 【解析】沿AC繩下滑的小球,根據(jù)vC2=2aACxAC,末速度：vC= , 運動時間：tAC= 沿AB繩下滑的小球,根據(jù)vB2=2aABxAB,末速度： vB= ,運動時間：tB= 它們的v-t圖像如圖所示： 答案：見解析,【加固訓練】(多選)小明同學在某時刻開始計時,觀察一個正在做勻加速直線運動的物體,現(xiàn)只測出了該物體在第1個t秒內(nèi)及第n個t秒內(nèi)的位移,則下列說法正確的是( ) A.能求出物體任一時刻的速度 B.不能求出物體任一時刻的速度 C.能求出物體任一時間內(nèi)的位移 D.能求出物體的加速度,【解析】選A、C、D。設第1個t秒內(nèi)的位移為x1,第n個t秒內(nèi)的位移為 xn,則由xn-x1=(n-1)at2可求得a= ,D正確;第1個t秒中間時刻的 速度為 ,再由v=v0+at可求得任一時刻的速度,A正確,B錯誤;由 x=v0t+ at2可以求出物體在任一時間內(nèi)的位移,C正確。,熱點考向3 剎車和追及相遇問題 【典例5】(2015黃石一模)目前我國高鐵常使用自動閉塞法行車,自動閉塞法是通過信號機將行車區(qū)間劃分為若干個閉塞分區(qū),每個閉塞分區(qū)的首端設有信號燈,如圖所示,列車向右行駛,當前一閉塞分區(qū)有列車B停車時信號燈顯示紅色(表示此閉塞分區(qū)有車輛停車),后一個閉塞分區(qū)顯示黃色(表示要求車輛制動減速),其他閉塞分區(qū)顯示綠色(表示車輛可以正常運行)。假設列車A制動時所受總阻力為重力的0.1倍,不考慮反應時間。(g取10m/s2)求：,(1)如果信號系統(tǒng)發(fā)生故障,列車A的運行速度是30m/s,司機看到停在路軌上的列車B才開始剎車,要使列車不發(fā)生追尾,則列車A的司機可視距離不得少于多少? (2)如果信號系統(tǒng)正常,司機可視距離取問題(1)中的可視距離,列車設計運行速度為252km/h,當司機看到黃燈開始制動,到紅燈處停車,則每個閉塞分區(qū)至少需多長?,【解題探究】 (1)問題(1)中,剎車距離與可視距離之間有什么關系? 提示：可視距離應大于剎車距離。 (2)問題(2)中,剎車距離與閉塞分區(qū)長度之間有什么關系? 提示：剎車距離應小于閉塞分區(qū)長度與可視距離的和。,【解析】(1)列車A制動時所受總阻力為重力的0.1倍,由牛頓第二定律 得：加速度大小為：a=1m/s2。如果發(fā)生信號故障,要使列車不發(fā)生追 尾,則列車制動距離不得大于可視距離,由運動學公式得：x= =450m,即列車A的司機可視距離不得少于450m。(2)當運行速度為： v′=252km/h=70m/s時,制動距離為：x′= =2450m,信號正常,當 司機看到黃燈開始制動,到紅燈處停車。每個閉塞分區(qū)的最小長度 為：x′-x=2450m-450 m=2 000 m。 答案：(1)450m (2)2000m,【題組過關】 1.(多選)甲、乙兩輛汽車從同一地點出發(fā),向同一 方向行駛,它們的v-t圖像如圖所示,下列判斷正確 的是( ) A.在t1時刻前,乙車始終在甲車的前面 B.在t1時刻前,乙車的速度始終比甲車的大 C.在t1時刻前,乙車的速度始終比甲車增加得快 D.在t1時刻兩車第一次相遇,【解析】選A、B。兩車從同一地點出發(fā),在t1時刻前的各個時刻,乙車的速度大于甲車的速度,故乙車始終在甲車的前面,選項A、B正確,D錯誤;在兩車開始運動后的一段時間內(nèi),乙車的速度增加得比甲車的快,后來乙車的速度增加得比甲車的慢,選項C錯誤。,2.(多選)一只氣球以10 m/s的速度勻速上升,某時刻在氣球正下方距氣球6 m處有一小石子以20 m/s的初速度豎直上拋,若g取10 m/s2,不計空氣阻力,則以下說法正確的是( ) A.石子一定能追上氣球 B.石子一定追不上氣球 C.若氣球上升速度等于9 m/s,其余條件不變,則石子在拋出后1 s末追上氣球 D.若氣球上升速度等于7 m/s,其余條件不變,則石子在到達最高點時追上氣球,【解析】選B、C。以氣球為參考系,石子的初速度為10 m/s,石子做勻減速運動,當速度減為零時,石子與氣球之間的距離縮短了5 m,還有1 m,石子追不上氣球,故A錯誤,B正確;若氣球上升速度等于9 m/s,其余條件不變,1 s末石子與氣球之間的距離恰好縮短了6 m,石子能追上氣球,所以C正確;若氣球上升速度等于7 m/s9 m/s,石子會在1 s內(nèi)追上氣球,而石子要在2 s末才會到達最高點,故D錯誤。,3.(2015中山二模)足球比賽中,經(jīng)常使用“邊 路突破,下底傳中”的戰(zhàn)術,即攻方隊員帶球沿 邊線前進,到底線附近進行傳中。某足球場長 90m、寬60 m。攻方前鋒在中線處將足球沿邊線向前踢出,足球的運 動可視為在地面上做初速度為12 m/s的勻減速直線運動,加速度大 小為2 m/s2。試求：,(1)足球從開始做勻減速運動到停下來的位移為多大? (2)足球開始做勻減速直線運動的同時,該前鋒隊員沿邊線向前追趕足球。他的啟動過程可以視為初速度為0,加速度為2m/s2的勻加速直線運動,他能達到的最大速度為8m/s。該前鋒隊員至少經(jīng)過多長時間能追上足球?,【解析】(1)已知足球的初速度為v1=12m/s,加速度大小為a1=2m/s2, 根據(jù)v12=2a1x1,位移為：x1=36m。 足球做勻減速運動的時間為：t1= =6s (2)已知前鋒隊員的加速度為a2=2m/s2,最大速度為v2=8m/s,前鋒隊員 做勻加速運動達到最大速度的時間和位移分別為：t2= =4s, x2= t2=16m,之后前鋒隊員做勻速直線運動,到足球停止運動時, 其位移為：x3=v2(t1-t2)=16m,由于x2+x3x1,故足球停止運動時, 前鋒隊員沒有追上足球,然后前鋒隊員繼續(xù)以最大速度勻速運動追趕足球,利用公式x1-(x2+x3)=v2t3,得：t3=0.5s,前鋒隊員追上足球的時間t=t1+t3=6.5s。 答案：(1)36m (2)6.5s,【加固訓練】一步行者以6.0m/s的速度跑去追趕被紅燈阻停的公交車,在跑到距公交車25m處時,綠燈亮了,公交車以1.0m/s2的加速度勻加速啟動前進,則( ) A.人能追上公交車,追趕過程中人跑了36m B.人不能追上公交車,人、車最近距離為7m C.人能追上公交車,追上車前人共跑了43m D.人不能追上公交車,且車開動后,人車距離越來越遠,【解析】選B。在人跑到距公交車25m處時,綠燈亮了,公交車以 1.0m/s2的加速度勻加速啟動前進,當公交車加速到6.0m/s時二者相距 最近。公交車加速到6.0m/s所用時間t=6s,人運動距離為66m=36 m, 公交車運動距離為 6m=18 m,二者最近距離為18m+25 m-36 m=7 m, 人不能追上公交車,選項A、C錯誤,B正確;車開動后,人、車距離先減 小后越來越遠,選項D錯誤。,勻變速直線運動規(guī)律的應用 【經(jīng)典案例】 (13分)(2013新課標全國卷Ⅰ)水平桌面上有兩個玩具車A和B,兩者用一輕質(zhì)細橡皮筋相連,在橡皮筋上有一紅色標記R。在初始時橡皮筋處于拉直狀態(tài),A、B和R分別位于直角坐標系中的(0,2l)、(0,-l)和(0,0)點。已知A從靜止開始沿y軸正向做加速度大小為a的勻加速運動;B平行于x軸朝x軸正向勻速運動。在兩車此后運動的過程中,標記R在某時刻通過點(l,l)。假定橡皮筋的伸長是均勻的,求B運動速度的大小。,【審題流程】,【滿分模板】 【解析】設B車的速度大小為v。如圖,標記R在時刻t通過 點K(l,l),此時A、B的位置分別為H、G。由運動學公式, H的縱坐標yA、G的橫坐標xB分別為： yA=2l+ at2 ① xB=vt ② 在開始運動時,R到A和B的距離之比為2∶1,即 OE∶OF=2∶1,由于橡皮筋的伸長是均勻的,在以后任一時刻R到A和B的距離之比 都為2∶1。 因此,在時刻t有HK∶KG=2∶1 ③ 由于△FGH∽△IGK,有HG∶KG=xB∶(xB-l) ④ HG∶KG=(yA+l)∶2l, ⑤ 由③④⑤式得 xB= l,yA=5l ⑥ 聯(lián)立①②⑥式得v= 答案：,【評分細則】 (1)①②式每式3分,③④⑤式每式1分,⑥式2分,正確解出v得2分。 (2)③④⑤式錯誤,⑥式正確,⑥式不得分。①②③④⑤⑥式中有錯誤,結果正確,結果不得分。 (3)不列③④⑤⑥式,根據(jù)其他的數(shù)學知識求出yA、xB同樣可以得5分;沒有過程直接得出yA、xB,即使正確也不得此5分。 (4)③④⑤式列成綜合式,正確得3分,不正確不得分。,心得：●在時間比較緊張的情況下,要盡量根據(jù)題設條件 寫出必要的方程。 ●解析過程中要有必要的數(shù)學依據(jù),必要的數(shù)學 依據(jù)、數(shù)學關系也是得分點。 ●題目中如果有物理量符號,一定要用題目中的字母 表達方程,否則影響得分。 ●盡量分步列式,力爭多得分。少列綜合式,避免綜 合式錯誤而導致大量丟分。,