重难点02 力与直线运动（教师版含解析）-高考物理专练(新高考专用)

高考物理【热点重点难点】专练新高考专用 重难点02 力与直线运动 【知识梳理】 考点一 追及、相遇问题 1． 分析追及问题的方法技巧可概括为“一个临界条件”、“两个等量关系”． 1一个临界条件速度相等．它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件，也是分析判断问题的切入点； 2两个等量关系时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口． 2． 能否追上的判断方法 物体B追赶物体A开始时，两个物体相距x0.若vA＝vB时，xA＋x0 xB，则能追上；若vA＝vB时，xA＋x0＝xB，则恰好不相撞；若vA＝vB时，xA＋x0 xB，则不能追上． 3． 若被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意判断追上前该物体是否已经停止运动． 4．解题思路和方法及技巧 1解题思路和方法 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，充分挖掘题目中的隐含条件，如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等，它们往往对应一个临界状态，满足相应的临界条件． 特别提醒 1 在分析追及与相遇问题时，可用以下方法 ①临界条件法当二者速度相等时，二者相距最远最近． ②图象法画出x－t图象或v－t图象，然后利用图象进行分析求解． ③数学判别式法设相遇时间为t，根据条件列方程，得到关于t的一元二次方程，用判别式进行讨论，若Δ0，即有两个解，说明可以相遇两次；若Δ＝0，说明刚好追上或相遇；若Δ0，说明追不上或不能相遇． 2 在追及问题中，若后者能追上前者，则追上时，两者处于同一位置，后者的速度一定大于前者的速度；若后者追不上前者，则当后者的速度与前者相等时，两者相距最近． 3 在相遇问题中，同向运动的两物体追及即相遇；相向运动的物体，当各自发生的位移大小之和等于开始时两物体之间的距离时即相遇． 考点二 动力学两类基本问题 1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示 2.分析解决这两类问题的关键应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度． 3.解答动力学两类问题的基本程序 1明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程． 2根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确其施力物体和受力物体，以免分析受力时有所遗漏或无中生有． 3应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示相应物理量的符号进行运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果． 【重点归纳】 1．用整体法、隔离法巧解动力学问题 1整体法、隔离法 当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解．特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法是一种有效的解题方法．而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体系统作为研究对象，去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法． 2选用整体法和隔离法的策略 ①当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；②对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解． 3整体法与隔离法常涉及的问题类型 ①涉及滑轮的问题若要求绳的拉力，一般都采用隔离法． ②水平面上的连接体问题这类问题一般是连接体系统各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法；建立直角坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度． ③斜面体与物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析． 4解决这类问题的关键 正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解． 2．用分解加速度法巧解动力学问题 因牛顿第二定律中F＝ma指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此方法能起到事半功倍的效果． 【限时检测】建议用时30分钟 一、单项选择题本题共4小题。 1．如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，bd为圆周的一条直径。每根杆上都套着一个小滑环图中未画出，三个滑环环分别从a、b、c处静止释放，用t1、t2、t3依次表示滑环到达d所用的时间，则 A．t1t2t3B．t1t2t3 C．t3t1t2D．t1t2t3 【答案】 A 【详解】 过d点做竖直线，过da、db和dc分别作以竖直线为直径的圆，对小滑环，受重力和支持力，将重力沿杆的方向和垂直杆的方向正交分解，根据牛顿第二定律得小滑环做初速为零的匀加速直线运动的加速度为 为杆与水平方向的夹角 由图中的直角三角形可知，小滑环的位移 所以 可知所作圆直径越大，下落时间t越大； 故选A。 2．如图甲所示，在粗糙的水平面上，质量为1kg的物块在水平向右的外力F的作用下做直线运动，3s后撤去外力，物块运动的速度一时间图像如图乙所示。下列判断正确的是 A．5s末物块返回出发点 B．05s内，物块经过的路程是16m C．物块在01s内和3s5s内的平均速度大小相等 D．物块与水平面之间的动摩擦因数为0.5 【答案】 C 【详解】 A．05s内，物块的速度始终是正方向，所以5s末距离出发点最远，A错误； B．05s内，物块经过的路程就是物块运动的速度一时间图像与时间轴所包围的面积 故B错误； C．物块在01s内和3s5s内的平均速度大小相等，都是 ，故C正确； D．物块在3s后，合力等于摩擦力，有 代入数据，得 故D错误。 故选C。 3．古希腊学者亚里士多德关于落体运动的观点是“体积相等的两个物体，较重的下落得较快”，他甚至说，物体下落的快慢与它们的重力成正比。直到16世纪末，伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾，并采用“冲淡”重力的方法研究了自由落体运动。图是他所做的铜球沿斜面运动实验的示意图。伽利略让铜球沿阻力很小的斜面从不同位置由静止滚下，他手稿中记录的一组实验数据如下表所示，伽利略对实验数据进行了分析得出了结论。伽利略得出的结论是 时间t/s 1 2 3 4 5 6 7 8 距离s/mm 32 130 298 526 824 1192 1600 2104 A．斜面上物