第2講牛頓運動定律與直線運動

2023-01-08 02:45:07 字數 4583 閱讀 9681

熱點一勻變速直線運動規律的應用

命題規律:高考對該熱點的考查既有選擇題也有計算題,命題方向主要有:

(1)勻變速運動公式的靈活應用.

(2)在行車安全中的應用.

(3)追及相遇問題.

1.(單選)(2014·河北區一模)一位太空飛行員在某星球上完成自由落體運動實驗:讓乙個質量為2 kg的物體從一定的高度自由下落,測得在第5 s內的位移是18 m,則(  )

a.物體在2 s末的速度是20 m/s

b.物體在第5 s內的平均速度是3.6 m/s

c.物體在第2 s內的位移是20 m

d.物體在前5 s內的位移是50 m

[解析] 由自由落體位移公式h=gt2得,h5-h4=gt-gt=g(52-42)=18 m,解得g=4 m/s2,物體在2 s末的速度v2=gt=4×2 m/s=8 m/s,選項a錯誤;物體在第5 s內的平均速度=m/s=18 m/s,選項b錯誤;物體在第2 s內的位移h=h2-h1=gt-gt=×4×(22-12) m=6 m,選項c錯誤;物體在前5 s內的位移h5=gt=×4×52 m=50 m,選項d正確.

[答案] d

2.(2014·高考山東卷)研究表明,一般人的剎車反應時間(即圖甲中「反應過程」所用時間)t0=0.4 s,但飲酒會導致反應時間延長.在某次試驗中,志願者少量飲酒後駕車以v0=72 km/h的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛,從發現情況到汽車停止,行駛距離l=39 m.減速過程中汽車位移s與速度v的關係曲線如圖乙所示,此過程可視為勻變速直線運動.取重力加速度的大小g=10 m/s2.求:

(1)減速過程汽車加速度的大小及所用時間;

(2)飲酒使志願者的反應時間比一般人增加了多少;

(3)減速過程汽車對志願者作用力的大小與志願者重力大小的比值.

[解析] (1)設減速過程中汽車加速度的大小為a,所用時間為t,由題可得初速度v0=20 m/s,末速度vt=0,位移s=25 m,由運動學公式得

v=2as①

t=②聯立①②式,代入資料得

a=8 m/s2③

t=2.5 s.④

(2)設志願者反應時間為t′,反應時間的增加量為δt,由運動學公式得

l=v0t′+s⑤

δt=t′-t0⑥

聯立⑤⑥式,代入資料得

δt=0.3 s.⑦

(3)設志願者所受合外力的大小為f,汽車對志願者作用力的大小為f0,志願者質量為m,由牛頓第二定律得

f=ma⑧

由平行四邊形定則得

f=f2+(mg)2⑨

聯立③⑧⑨式,代入資料得=.

[答案] (1)8 m/s2 2.5 s (2)0.3 s (3)

3.(2014·西安一模)a、b兩輛汽車在平直的公路上同向行駛.當a車的速度為20 m/s、b車的速度為4 m/s且b車在a車前84 m處時,b車開始以2 m/s2的加速度做勻加速運動,經過6 s後,b車加速度突然變為零,a車一直做勻速運動,求兩車經過多長時間相遇?

[解析] 設a車的速度為va,b車的速度為vb,b車加速行駛時間為t,兩車經過時間t0相遇,如圖所示.

對a車:xa=vat0

對b車加速過程:v′b=vb+at

xb1=vbt+at2

b車勻速運動過程:xb2=v′b(t0-t)

又有:xa=xb1+xb2+x

解得:t0=12 s.

[答案] 12 s

[總結提公升] 勻變速直線運動常用的五種解題方法

熱點二運**象的應用

命題規律:運**象的應用一直是近幾年高考的熱點,分析近幾年的高考題,命題規律主要有以下幾點:

(1)運**象結合勻變速直線運動規律考查.

(2)運**象結合牛頓第二定律考查.

(3)在綜合題中運**象結合受力分析、運動分析考查.

1.(單選)(2014·內蒙古包頭測評)某同學在學習了動力學知識後,繪出了乙個沿直線運動的物體,其加速度a、速度v、位移x隨時間t變化的圖象如圖所示,若該物體在t=0時刻,初速度為零,則a、b、c、d四個選項中表示該物體沿單一方向運動的圖象的是(  )

[解析] 物體沿單一方向運動是指運動的速度方向不發生改變.a為位移-時間圖象,由圖象可知,物體做往復運動,運動方向發生改變,則a錯誤;b為速度-時間圖象,由圖象可判斷,速度的大小和方向都發生改變,則b錯誤;c為加速度-時間圖象,由圖象可知,0~1 s內物體正向勻加速運動,1~2 s內物體正向勻減速運動,2 s末速度減為0,2~3 s內物體又正向勻加速運動,依次變化運動下去,運動方向始終不變,則c正確;d為加速度-時間圖象,由圖象可知,0~1 s內物體正向勻加速運動,1~2 s內物體正向勻減速運動,2 s末速度減為0,2~3 s內物體反向勻加速運動,物體的運動方向發生改變,則d錯誤.

[答案] c

2.(單選)(2014·高考重慶卷)以不同初速度將兩個物體同時豎直向上丟擲並開始計時,乙個物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實線描述兩物體運動的v-t圖象可能正確的是(  )

[解析] 受空氣阻力作用的物體,上公升過程中:mg+kv=ma,得a=g+v,v減小,a減小,a錯誤.到達最高點時v=0,a=g,即兩圖線與t軸相交時斜率相等,故d正確.

[答案] d

3.(單選)(2014·武昌區高三調研)兩個質點a、b放在同一水平面上,由靜止開始從同一位置沿相同方向同時開始做直線運動,其運動的v-t圖象如圖所示.對a、b運動情況的分析,下列結論正確的是(  )

a.a、b加速時的加速度大小之比為2∶1,a、b減速時的加速度大小之比為1∶1

b.在t=3t0時刻,a、b相距最遠

c.在t=5t0時刻,a、b相距最遠

d.在t=6t0時刻,a、b相遇

[解析] 由v-t圖象可知,通過斜率可計算加速度大小,加速時a、b的加速度大小之比為10∶1,減速時a、b的加速度大小之比為1∶1,所以選項a錯誤;由a、b運動關係可知,當a、b速度相同時距離最遠,所以選項b、c錯誤;由題意可知a、b是從同一位置同時開始運動的,由速度—時間圖象可以算出運動位移,可知6t0時刻,a、b位移相同,因此在此時刻a、b相遇,所以選項d正確.

[答案] d

[規律總結] (1)從v-t圖象中可讀取的資訊,①運動速度:從速度軸上直接讀出,正負表示運動方向.

②運動時間:從時間軸上直接讀出時刻,取差得到運動時間.

③運動加速度:由圖線的斜率得到加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正負反映了加速度的方向.

④運動的位移:由圖線與時間軸圍成的面積得到位移,圖線與時間軸圍成的面積表示位移的大小,時間軸以上的面積表示與規定的正方向相同,時間軸以下的面積表示與規定的正方向相反.

(2)用圖象法解題的關鍵,要運用圖象正確地分析、解答物理問題,應對物理圖象做到「三會」:會看、會用、會畫.

①會看:能由座標系的縱軸和橫軸所代表的物理量,結合圖象,認識圖象所表達的物理意義.

②會用:a.根據圖象寫出兩個物理量之間的函式關係式,對照與題目有關的物理規律,闡述有關的物理問題.

,b.根據物理原理(公式)推導出兩個物理量之間的函式關係,結合圖象明確圖象斜率、截距、「面積」的意義,從而由圖象所給資訊求出未知量.

③會畫:根據題中所給條件,明確物體的運動特點及物理量之間存在的數學函式關係,畫圖時需根據物體在不同階段的運動情況,通過定量計算分階段、分區間逐一描圖.

熱點三牛頓運動定律的綜合應用

命題規律:牛頓運動定律是歷年高考的熱點,分析近幾年高考題,命題角度有以下幾點:

(1)超、失重問題,瞬時性問題.

(2)整體法和隔離法處理連線體問題.

(3)牛頓運動定律與圖象綜合問題.

1.(雙選)(2014·廣東五校協作體聯考模擬)如圖所示,a、b球的質量相等,彈簧的質量不計,傾角為θ的斜面光滑,系統靜止時,彈簧與細線均平行於斜面,在細線被燒斷的瞬間,下列說法正確的是(  )

a.兩個小球的瞬時加速度均沿斜面向下,大小均為gsin θ

b.b球的受力情況未變,瞬時加速度為零

c.a球的瞬時加速度沿斜面向下,大小為2gsin θ

d.彈簧有收縮的趨勢,b球的瞬時加速度向上,a球的瞬時加速度向下,瞬時加速度都不為零

[解析] 設彈簧的彈力大小為f,由平衡條件可知,f=mgsin θ,燒斷細線之後瞬間,彈簧彈力不變,故b球受力情況不變,加速度為0,b正確,a、d均錯誤;以a為研究物件,由牛頓第二定律可得:f+mgsin θ=maa,解得:aa=2gsin θ,故c正確.

[答案] bc

2.(單選)(2014·廣東示範學校聯考)如圖所示,在建築工地,民工兄弟用兩手對稱水平使力將兩長方體水泥製品夾緊並以加速度a豎直向上勻加速搬起,其中a的質量為m,b的質量為3m,水平作用力為f,a、b之間的動摩擦因數為μ,在此過程中,a、b間的摩擦力為(  )

a.μfb.2μf

c. m(g+a) d.m(g+a)

[解析] 由於a、b相對靜止,故a、b之間的摩擦力為靜摩擦力,a、b錯誤.設民工兄弟對a、b在豎直方向上的摩擦力為f,以a、b整體為研究物件可知在豎直方向上有2f-(m+3m)g=(m+3m)a,設b對a的摩擦力方向向下,大小為f′,對a由牛頓第二定律有f-f′-mg=ma,解得f′=m(g+a),d正確,c錯誤.

[答案] d

3.(雙選)(2014·肇慶質量檢測)如下圖(a)所示,一輕質彈簧的下端固定在水平面上,上端放置一物體(物體與彈簧不連線),初始時物體處於靜止狀態.現用豎直向上的拉力f作用在物體上,使物體開始向上做勻加速運動,拉力f與物體位移s的關係如圖(b)所示(g=10 m/s2),下列結論正確的是(  )

牛頓運動定律專講

例題1.下列關於慣性的說法正確的是 a.物體的速度越大,慣性就越大 b.物體的動能越大,慣性就越大 d.慣性與質量和速度都有關d.慣性是物體的性質,只與物體自身的質量有關 二 牛頓第二定律 例題2.2008年普通高等學校招生全國統一考試江蘇模擬試題 在車上有一用硬桿做成的框架,其下端固定一質量為m的...

牛頓運動定律

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