【物理】2019届一轮复习人教版直线运动和牛顿运动定律学案

【物理】2019届一轮复习人教版直线运动和牛顿运动定律学案

高频考点1　位移、速度和加速度(Ⅱ)‎ ‎(1)位移是指由物体的初位置指向末位置的有向线段，位移是矢量.‎ ‎(2)速度：物体在某段时间内通过的位移与所用时间的比值，即v＝，速度的方向与物体位移的方向相同. :学 XX ]‎ ‎(3)加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，即a＝，a的方向与速度变化量Δv的方向相同.当a的方向与速度方向相同时，物体做加速运动，当a的方向与速度方向相反时，物体做减速运动.‎ 高频考点2　匀变速直线运动及其公式、图象(Ⅱ)‎ ‎(1)匀变速直线运动是指加速度不变的直线运动.‎ ‎(2)匀变速直线运动的条件：合外力恒定，且初速度为零或合外力与初速度在一条直线上.‎ ‎(3)匀变速直线运动的基本公式有：v＝v0＋at，x＝v0t＋at2.几个重要的推论式：v2－v＝2ax，x＝ t＝t，＝＝，Δx＝aT2.对于初速度为零的匀加速直线运动，还有几个重要的比例式：v1∶v2∶v3＝1∶2∶3；x1∶x2∶x3＝1∶4∶9；xⅠ∶xⅡ∶xⅢ＝1∶3∶5；t1∶t2∶t3＝1∶(－1)∶(－).‎ ‎(4)v－t图象可以直观形象地描述匀变速直线运动，v－t图象中，图线的斜率表示物体的加速度，图线与时间轴所围面积表示物体的位移.‎ 高频考点3　力的合成与分解(Ⅱ)‎ ‎(1)力的合成法则：平行四边形定则.‎ ‎(2)合力与分力的关系：等效替代关系，合力可能大于分力，也可能小于分力，还可能等于分力.‎ ‎(3)力的分解方法：效果分解法和正交分解法.‎ ‎(4)分解的最小值：若已知F合的大小和方向及一个分力F1的方向，则另一个分力F2取最小值的条件是F1 ⊥F2 .‎ 高频考点4　共点力的平衡(Ⅱ)‎ ‎(1)平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态.‎ ‎(2)平衡条件：F合＝0或 ‎(3)物体的受力分析：‎ ‎①若对物体系统分析受力要善于将整体法和隔离法结合使用.一定要养成画出受力分析示意图的习惯.‎ ‎②按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序分析，不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.‎ ‎(4)共点力平衡问题的处理方法：‎ ‎①合成法：物体受三个力作用处于平衡状态，其中任意两个力的合力必与第三个力等大反向，可通过两个力的合力求出第三个力.‎ ‎②图解法：分析物体受三个力的动态平衡时，如果其中一个力大小、方向均不变，另一个力的方向不变，判断第三个力大小方向的变化时，可平移三个力构成一个动态的矢量三角形.‎ ‎③解析法：分析物体受三个力的动态平衡时，若出现直角三角形，常用三角函数表示合力与分力的关系，再根据角度的变化进行分析.‎ ‎④正交分解法：共点力合力为零时，各力在x、y轴上分量的代数和为零，即∑Fx＝0，∑Fy＝0.‎ 高频考点5　牛顿运动定律、牛顿定律的应用(Ⅱ)‎ ‎(1)牛顿第一定律：①一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.②定律说明了任何物体都有惯性.③牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是维持物体速度(运动状态)的原因，而是改变物体速度(运动状态)的原因.④注意伽利略的理想实验所体现的将实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的 学方法.‎ ‎(2)牛顿第二定律：①表达式F＝ma，式中的F为合力.②由该定律可知，力与加速度是瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失的；力与加速度具有因果关系.力是产生加速度的原因.③利用牛顿第二定律解题常用的方法有正交分解法、整体法与隔离法等.④应用牛顿第二定律解决动力学的两类问题时，应抓住受力情况和运动情况之间的桥梁——加速度，画好受力分析示意图和运动轨迹草图.‎ ‎(3)牛顿第三定律：作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上.当待求的某个力不容易求时，可通过转移研究对象，先求它的反作用力，再利用牛顿第三定律反过来求待求力.‎ 例1　甲、乙两汽车在一直公路上同向行驶.在0～t1时间内，它们的v－t图象如图1所示.在这段时间内(　　)‎ 图1‎ A.汽车甲的平均速度比乙的大 B.汽车乙的平均速度等于 C.甲、乙两汽车的位移相同 D.汽车甲的加速度大小逐渐减小，汽车乙的加速度大小逐渐增大 ‎【答案】A ‎【说明】本题以两物体的直线运动为背景，要求能从函数图象中获取信息，比较或计算平均速度、加速度及位移，考查学生的理解能力和推理能力.‎ 例2　 如图2所示，一个物体a静止于斜面上，现用一竖直向下的外力压物体a，下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A.物体a所受的摩擦力可能减小 B.物体a对斜面的压力可能保持不变 C.不管F怎样增大，物体a总保持静止 D.当F增大到某一值时，物体a可能沿斜面下滑 ‎【答案】C ‎【解析】对物体a受力分析，在不加F时，根据共点力的平衡可知：‎ Ff＝mgsin θ FN＝mgcos θ ‎【说明】本题考查共点力的平衡条件，要求会运用几何关系、物理方法(整体法、隔离法、假设法、正交分解法等)、空间想象能力、建模能力等进行定性分析或定量计算，突出考查学生推理能力. ‎ 例3　质量分别为M和m的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接，如图3甲所示，绳子在各处均平行于倾角为α的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦.若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止.则下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.轻绳的拉力等于Mg B.轻绳的拉力等于mg C.M运动加速度大小为(1－sin α)g D.M运动加速度大小为g ‎【答案】BC ‎【解析】第一次放置时M静止，则：Mgsin α＝mg，第二次放置时，由牛顿第二定律：Mg－‎ mgsin α＝(M＋m)a，联立解得：a＝(1－sin α)g.对m由牛顿第二定律：FT－mgsin α＝ma，解得：FT＝mg，故A、D错误，B、C正确.‎ ‎【说明】本题通过斜面上用轻绳连接的两静止物体位置互换，构造新情景，考查受力分析与牛顿运动定律，突出考查学生的推理能力.‎ 例4　(多选)如图(a)所示，质量相等的a、b两物体，分别从斜面上的同一位置A由静止下滑，经B点的水平面上滑行一段距离后停下.不计经过B点时的能量损失，用传感器采集到它们的速度—时间图象如图(b)所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.a在斜面上滑行的加速度比b的大 B.a在水平面上滑行的距离比b的短 C.a与斜面间的动摩擦因数比b的小 D.a与水平面间的动摩擦因数比b的大 ‎【答案】AC 例5　2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯·鲍姆加特纳乘气球升至约39 m的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5 m高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录.取重力加速度的大小g＝‎10 m/s2.‎ ‎(1)若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5 m高度处所需的时间及其在此处速度的大小；‎ ‎(2)实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为Ff＝ v2，其中v为速率， 为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关.已知该运动员在某段时间内高速下落的v－t图象如图4所示.若该运动员和所带装备的总质量m＝100 g，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数.(结果保留1位有效数字)‎ 图4‎ ‎【答案】(1)87 s　8.7×‎102 m/s　(2)0.008 g/m ‎【解析】(1)设该运动员从开始自由下落至1.5 m高度处的时间为t，下落距离为h，在1.5 m高度处的速度大小为v.根据运动学公式有 ‎【说明】 本题以极限运动员跳伞为背景，要求学生从v－t图象中读取所需的关键数据，以及对自由落体运动、v－t图象与牛顿运动定律的理解和应用.‎ 例6 如图所示为一电磁选矿、传输一体机的传送带示意图，已知传送带由电磁铁组成，位于A轮附近的铁矿石被传送带吸引后，会附着在A轮附近的传送带上，被选中的铁矿石附着在传送带上与传送带之间有恒定的电磁力作用且电磁力垂直于接触面，且吸引力为其重力的1.4倍，当有铁矿石附着在传送带上时，传送带便会沿顺时针方向转动，并将所选中的铁矿石送到B端，由自动卸货装置取走.已知传送带与水平方向夹角为53°，铁矿石与传送带间的动摩擦因数为0.5，A、B两轮间的距离为L＝‎64 m，A、B两轮半径忽略不计，g＝‎10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.‎ ‎(1)若传送带以恒定速率v0＝‎10 m/s传动，求被选中的铁矿石从A端运动到B 端所需要的时间；‎ ‎(2)实际选矿传送带设计有节能系统，当没有铁矿石附着传送带时，传送带速度几乎为0，一旦有铁矿石吸附在传送带上时，传送带便会立即加速启动，要使铁矿石最快运送到B端，传送带的加速度至少为多大？并求出最短时间.‎ ‎【答案】(1)8.9 s　(2)‎2 m/s2　8 s ‎【解析】(1)当传送带匀速向上传动时，对铁矿石 沿传送带方向Ff－mgsin θ＝ma 垂直传送带方向：FN－mgcos θ－F＝0 学 ‎ 其中F＝1.4mg，Ff＝μFN，解得：a＝‎2 m/s2‎ ‎1. 某运动员(可看作质点)参加跳台跳水比赛，t＝0是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图像如图所示，则(　　)‎ A. t1时刻开始进入水面 B. t2时刻开始进入水面 ‎ C. t3时刻已浮出水面 D. 0～t2时间内，运动员处于超重状态 ‎【答案】B　‎ ‎【解析】从vt图像可以看出，在t1时刻，速度减小到了零，应是运动到最高点，A错误；而在t2时刻，速度达到最大，接下来开始减速，是由于受到水的阻力，故t2时恰好进入水面，B正确；t3时刻向下运动速度减小到了零，此时恰好到达水中最深处，C错误；在0～t2时间内，运动员加速度向下，处于失重状态，D错误．‎ ‎2. 如图所示为阿特伍德设计的装置，不考虑绳与滑轮的质量，不计轴承摩擦、绳与滑轮间的摩擦．初始时两人均站在水平地面上；当位于左侧的甲用力向上攀爬时，位于右侧的乙始终用力抓住绳子，最终至少一人能到达滑轮处．下列说法正确的是(　　)‎ A. 若甲的质量较大，则乙先到达滑轮 B. 若甲的质量较大，则甲、乙同时到达滑轮 C. 若甲、乙质量相同，则乙先到达滑轮 D. 若甲、乙质量相同，则甲先到达滑轮 ‎【答案】A　‎ ‎【解析】甲、乙两人所受的向上的拉力大小相等，由牛顿第二定律可知质量较小的人会获得较大的加速度，先到达滑轮处，选项A正确．‎ ‎3. 如图所示，固定斜面CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑，下滑过程中A、B保持相对静止，则(　　)‎ A．在CD段时，A受三个力的作用 B．在DE段时，A可能受两个力的作用 C．在DE段时，A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上 D．整个下滑过程中，A、B均处于失重状态 ‎【答案】C　‎ ‎4．若货物随升降机运动的vt图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是(　　)‎ ‎ A　　　　　B　　　　　C　　　　　D ‎【答案】B　‎ ‎5．如图所示，光滑水平面上放置着质量分别为m、‎2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为(　　)‎ A．μmg B．2μmg C．3μmg D．4μmg ‎【答案】C　‎ ‎【解析】当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大，此时A物体所受的合外力为 μmg，由牛顿第二定律知aA＝＝μg；对于A、B整体，加速度a＝aA＝μg，由牛顿第二定律得F＝3ma＝3μmg.选项C正确． ‎ ‎6．如图所示，一根轻绳跨过定滑轮，两端分别系着质量分别为m1、m2的小物块A和B，A放在地面上，B离地面有一定高度．当B的质量发生变化时，A上升的加速度a的大小也将随之变化．已知重力加速度为g，则能正确反映a与m2关系的图像是(　　)‎ ‎【答案】C　‎ ‎【解析】当m2m1时，分别对B、A应用牛顿第二定律得m‎2g－F＝m‎2a，F－m‎1g＝m‎1a，解得加速度a＝g－g，图C符合题意．[ : xx ]‎ ‎7．（多选）如图所示，总质量为460 g的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为‎0.5 m/s2，当热气球上升到‎180 m时，以‎5 m/s的速度向上匀速运动．若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝‎10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是(　　)‎ A．所受浮力大小为4830 N B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变 C．从地面开始上升10 s后的速度大小为‎5 m/s D．以‎5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N ‎【答案】AD　‎ ‎【解析】‎ 热气球从地面刚开始竖直上升时，速度很小，空气阻力可以忽略，对热气球由牛顿第二定律 ‎8．（多选）如图所示，固定斜面CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑，下滑过程中A、B保持相对静止，则(　　)[ :学 XX ]‎ A．在CD段时，A受三个力的作用 B．在DE段时，A可能受两个力的作用 C．在DE段时，A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上 D．整个下滑过程中，A、B均处于失重状态 ‎【答案】C　‎ ‎9. （多选）如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落．在小球下落的全过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大 ‎【答案】CD　‎ ‎【解析】根据牛顿第二定律，小球的加速度大小和方向取决于小球受到的合外力．从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，而小球的重力不变，所以小球受到的合力方向向下，合力的大小逐渐减小，因此小球的加速度逐渐减小，当小球所受弹力和重力大小相等时合力为零，加速度减小为零，此时小球速度最大；此后小球继续下落，弹力继续增大，合力向上，加速度方向改变为向上，加速度大小增大，速度减小，当速度减小为零时，小球停止下落． 学 ‎ ‎10. （多选）如图所示，质量为m的小球穿在足够长的水平固定直杆上处于静止状态，现对小球同时施加水平向右的恒力F0和竖直向上的力F，使小球从静止开始向右运动，其中竖直向上的力F大小始终与小球的速度成正比，即F＝ v(图中未标出)．已知小球与杆间的动摩擦因数为μ，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，直到最后做匀速运动 B. 小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直到静止 C. 小球的最大加速度为 D. 小球的最大速度为 ‎【答案】ACD　‎ ‎11.如图所示，有两个高低不同的水平面，高水平面光滑，低水平面粗糙.一质量为5 ‎ g、长度为‎2 m的长木板靠在低水平面边缘A点，其表面恰好与高水平面平齐，长木板与低水平面间的动摩擦因数为0.05，一质量为1 g可视为质点的滑块静止放置，距A点距离为‎3 m，现用大小为6 N、水平向右的外力拉滑块，当滑块运动到A点时撤去外力，滑块以此时的速度滑上长木板.滑块与长木板间的动摩擦因数为0.5，取g＝‎10 m/s2.求：‎ ‎(1)滑块滑动到A点时的速度大小；[ :学 ]‎ ‎(2)滑块滑动到长木板上时，滑块和长木板的加速度大小分别为多少？‎ ‎(3)通过计算说明滑块能否从长木板的右端滑出.‎ ‎【答案】(1)‎6 m/s　(2)‎5 m/s2　‎0.4 m/s2　(3)能 ‎[ :学 X X ]‎