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新高考物理二轮复习提分讲与练专题02 力与直线运动(培优讲义)(2份,原卷版+解析版)
展开 这是一份新高考物理二轮复习提分讲与练专题02 力与直线运动(培优讲义)(2份,原卷版+解析版)试卷主要包含了 刹车问题, 追及相遇问题, 图像问题,常见的动力学图像,临界问题,等时圆模型等内容,欢迎下载使用。
◇考点 01 匀变速直线运动规律
1. 刹车问题
2. 追及相遇问题
(1)两物体追及相遇的条件是:同一时刻到达同一位置;
(2)两物体距离有极值的条件是:速度相同;
(3)两物体恰好不相撞的条件是:速度相同,到达同一位置。
技法(一) 情境分析法
技法(二) 图像分析法
图像分析法是指将两个物体的运动图像画在同一坐标系中,然后根据图像分析求解相关问题。
(1)若用位移图像求解,分别作出两个物体的位移图像,如果两个物体的位移图像相交,则说明两物体相遇。
(2)若用速度图像求解,则注意比较速度图线与时间轴包围的面积。
技法(三) 函数分析法
在匀变速运动的位移表达式中有时间的二次方,可列出位移方程,利用二次函数求极值的方法求解。
设两物体在t时刻相遇,然后根据位移关系列出关于t的方程f(t)=0:
(1)若f(t)=0有正实数解,说明两物体能相遇。
(2)若f(t)=0无正实数解,说明两物体不能相遇。
3. 图像问题
(1)x-t图像与v-t图像的比较
(2)非常规运动学图像
考法1 a-t图像
(a)由v=v0+at可知,v-v0=at=Δv,a-t图像与t轴所围面积表示物体速度的变化量。
(b)图像与纵轴的交点表示初始时刻的加速度。
考法2 eq \f(x,t)-t图像
由x=v0t+eq \f(1,2)at2→eq \f(x,t)=v0+eq \f(1,2)at可知:
(a)eq \f(x,t)-t图像中图线的斜率k=eq \f(1,2)a。
(b)图线与纵轴的交点表示物体的初速度。
考法3 eq \a\vs4\al(v2)-x图像
由v2-v02=2ax→v2=v02+2ax可知:
(a)v2-x图像的斜率k=2a。
(b)图线与v2轴的交点表示物体的初速度的平方,即v02。
◇考点 02 牛顿运动定律
1. 瞬态问题
求解瞬时加速度问题的一般思路
eq \x(\a\vs4\al\c1(分析瞬时变化前,物体的受力情况))→eq \x(\a\vs4\al\c1(分析瞬时变化后,哪些力变化或消失))→eq \x(\a\vs4\al\c1(求出变化后物体所受合力,根据牛顿第二定律列方程))→eq \x(求瞬时加速度)
2. 连接体问题
(1)整体法:若连接体内的物体具有共同加速度,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度;
(2)隔离法:求系统内两物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解;
(3)整体法和隔离法交替使用:一般情况下,若连接体内各物体具有相同的加速度,且求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再隔离某一物体,应用牛顿第二定律求相互作用力;若求某一外力,可以先隔离某一物体求出加速度,再用整体法求合外力或某一个力。
(4)共速连接体对合力的“分配协议”
一起做加速运动的物体系统,若外力F作用于m1上,则m1和m2之间的相互作用力FT=eq \f(m2F,m1+m2),若作用于m2上,则FT=eq \f(m1F,m1+m2)。此“协议”与有无摩擦无关(若有摩擦,两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同),与两物体间有无连接物、何种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关,而且无论物体系统处于平面、斜面还是竖直方向,此“协议”都成立。
3. 超失重问题
超重、失重和完全失重的对比
4.常见的动力学图像
(1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图像所反映的物理过程。
(2)建立图像与物体运动间的关系:把图像与具体的题意、情景结合起来,明确图像反映的是怎样的物理过程。
(3)建立图像与公式间的关系:对于a-F图像、F-x图像、v-t图像、v2-x图像等,都应先建立函数关系,然后根据函数关系读取信息或描点作图,特别要明确图像斜率、“面积”、截距等对应的物理意义。
(4)读图时要注意一些特殊点:比如起点、截距、转折点、两图线的交点,特别注意临界点(在临界点物体运动状态往往发生变化)。
5.临界问题
处理临界问题的三种方法
6.等时圆模型
◇考点 03 传送带问题、板块问题
一、传送带问题
1.模型特点:物体(视为质点)放在传送带上,由于物体和传送带相对滑动(或有相对运动趋势)而产生摩擦力,根据物体和传送带间的速度关系,摩擦力可能是动力,也可能是阻力。
2.解题关键:抓住v物=v传的临界点,当v物=v传时,摩擦力发生突变,物体的加速度发生突变。
3.注意物体位移、相对位移和相对路程的区别
(1)物体位移:以地面为参考系,单独对物体由运动学公式求得的位移。
(2)物体相对传送带的位移大小Δx
①若有一次相对运动:Δx=x传-x物或Δx=x物-x传。
②若有两次相对运动:两次相对运动方向相同,则Δx=Δx1+Δx2(图甲);
两次相对运动方向相反,则划痕长度等于较长的相对位移大小Δx2(图乙)。
二、板块问题
1.模型特点:滑块(视为质点)置于木板上,滑块和木板均相对地面运动,且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动,滑块和木板具有不同的加速度。
2.模型构建
(1)隔离法的应用:对滑块和木板分别进行受力分析和运动过程分析。
(2)对滑块和木板分别列动力学方程和运动学方程。
(3)明确滑块和木板间的位移关系
如图所示,滑块由木板一端运动到另一端的过程中,滑块和木板同向运动时,位移之差Δx=x1-x2=L(板长);滑块和木板反向运动时,位移之和Δx=x2+x1=L。
3.解题关键
(1)摩擦力的分析判断:由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向。
(2)挖掘“v物=v板”临界条件的拓展含义
摩擦力突变的临界条件:当v物=v板时,“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间不再有摩擦力(水平面上共同匀速运动)。
①滑块恰好不滑离木板的条件:滑块运动到木板的一端时,v物=v板;
②木板最短的条件:当v物=v板时滑块恰好滑到木板的一端。
◇题型 01 匀变速直线运动规律的理解
典|例|精|析
典例1(2025·新疆维吾尔自治区·二模)如图所示,一可视为质点的小铁球从高为5m的楼顶由静止自由下落,经过一离地高度为1.8m的窗户,窗户上沿到下沿的高度为1.4m,小铁球的质量为1kg。忽路空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,下列有关说法正确的是( )
A. 小球经过窗户下沿时的速度大小为6m/s
B. 小球从窗户上沿落到下沿的过程用时0.1s
C. 小球从窗户的上沿落到下沿的过程中重力的平均功率为70W
D. 小球落地瞬间重力的瞬时功率为80W
典例2(2023年山东卷第6题)如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过R、S、T三点,已知ST间的距离是RS的两倍,RS段的平均速度是10m/s,ST段的平均速度是5m/s,则公交车经过T点时的瞬时速度为( )
A. 3m/sB. 2m/sC. 1m/sD. 0.5m/s
变|式|巩|固
变式1(2025·安徽省滁州市·一模)如图所示,质量为1kg的物块静止在光滑水平地面上,在水平向右的恒力的作用下开始运动,依次通过 A、B、C、D四个位置。已知、,且通过AB段和CD段的时间均为1s,则通过BC段的时间为( )
A. 1sB. 2sC. 3sD. 4s
变式2(2025·河北省张家口市·二模)某品牌的汽车在性能测试中,时刻沿直线由静止启动,借助传感器绘制的位移—时间图像为抛物线。已知时间内,其位移大小为,下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度大小为
B. 汽车在时刻的速度大小为
C. 汽车在时间内的位移大小为
D. 汽车在时间内的平均速度大小为
变式3(2025·吉林省长春市·二模)某小区发生一起高空坠物案件,警方在调取事发地监控后截取了两个画面,合成图片如图所示,图中黑点为坠落的重物。重物经过、两点的时间间隔为,各楼层平均高度约为,阴影部分为第14层的消防通道。重物可视为由静止坠落,忽略空气阻力,取重力加速度。请估算:
(1)重物开始坠落的楼层;
(2)重物刚接触地面时的速度大小(计算结果取整数)。
◇题型 02 运动图像和追及相遇问题
典|例|精|析
典例1(2025·山东省德州市·三模)目前机器人研究迅猛发展。在某次测试中,机器人A、B(均可视为质点)同时从原点沿相同方向做直线运动,它们的速度的平方()随位移()变化的图像如图所示。下列判断正确的是( )
A. 机器人A的加速度大小为4m/s²
B. 相遇前机器人A、B最大距离为12m
C. 经过,机器人A、B相遇
D. 机器人A、B分别经过处的时间差是1s
典例2(2023年湖北卷第8题)(多选)时刻,质点P从原点由静止开始做直线运动,其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变化,周期为。在时间内,下列说法正确的是( )
A. 时,P回到原点B. 时,P的运动速度最小
C. 时,P到原点的距离最远D. 时,P的运动速度与时相同
变|式|巩|固
变式1(2025·河南省名校·三模)人工智能的应用越来越广泛,萝卜快跑无人驾驶出租车已经在很多城市开始运营,汽车自动控制反应时间(从发现障碍物到开始制动的时间)小于人的反应时间。如图1、2所示分别是在遇到障碍物时驾驶员操作下的v-t图像和自动控制下的图像,数据图中已标出,下列说法正确的是( )
A. 驾驶员操作下从发现障碍物到停止的位移大小是45m
B. 驾驶员操作下从发现障碍物到停止的平均速度大小是
C. 自动控制下从发现障碍物到停止的时间是3.3s
D. 自动控制下从发现障碍物到停止的平均速度大小是
变式2(2025·东北地区高考名校名师联席命制·信息卷)甲、乙两新能源汽车在同一条平直公路上进行测试,时两车均静止。测试过程中两车的加速度—时间图像分别如图中甲、乙两条曲线所示,下列说法正确的是( )
A. 时刻两车的运动方向相反
B. 两车在时刻一定相遇
C. 两车的加速度大小均先增大后减小
D. 时刻甲车的速度大于乙车的速度
变式3(2025·陕西省商洛市·二模)(多选)小王将甲、乙两球从不同高度处由静止释放(先释放下方的甲球),以乙球释放的时刻为计时起点,测得两球间的高度差d随时间t变化的关系如图所示,图线的斜率为k,图线在纵轴上的截距为d0。重力加速度大小为g,两球均视为质点,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 两球释放的时间差为
B. 两球释放的时间差为
C. 甲球释放时,两球间高度差为
D. 甲球释放时,两球间的高度差为
◇题型 03 动力学瞬态、连接体问题
典|例|精|析
典例1(2025·陕山青宁·学业水平选择性考试适应性演练)如图,质量均为m的两个相同小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为,重力加速度大小为g。则( )
A. 的拉力大小为B. 的拉力大小为3mg
C. 若剪断,该瞬间小球甲的加速度大小为D. 若剪断,该瞬间小球乙的加速度大小为g
典例2(2023年湖南卷第10题)(多选)如图,光滑水平地面上有一质量为的小车在水平推力的作用下加速运动。车厢内有质量均为的A、B两小球,两球用轻杆相连,A球靠在光滑左壁上,B球处在车厢水平底面上,且与底面的动摩擦因数为,杆与竖直方向的夹角为,杆与车厢始终保持相对静止假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 若B球受到的摩擦力为零,则
B. 若推力向左,且,则的最大值为
C. 若推力向左,且,则的最大值为
D. 若推力向右,且,则的范围为
变|式|巩|固
变式1(2024年湖南卷第3题)如图,质量分别为、、、m的四个小球A、B、C、D,通过细线或轻弹簧互相连接,悬挂于O点,处于静止状态,重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断,则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为( )
A. g,B. 2g,C. 2g,D. g,
变式2(2025·山西省太原市·二模)如图所示,质量为3m的斜面体静止在光滑水平地面上,其AB面粗糙、BC面光滑,顶端装有光滑的轻质定滑轮。质量分别为2m、m的物块P、Q通过轻绳连接并静置在斜面上,P与AB面之间的动摩擦因数为。现使整体在水平方向上加速,P、Q始终在同一竖直面内且相对斜面体静止,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 不同加速度下,轻绳中的拉力始终不会变化
B. 整体向左加速的最大加速度为
C. 整体向右加速的最大加速度为
D. 地面对斜面体的作用力始终为3mg
变式3(2025年江苏卷第10题)如图所示,弹簧一端固定,另一端与光滑水平面上的木箱相连,箱内放置一小物块,物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放,释放后物块在木箱上有滑动,滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞,不计空气阻力,则( )
A. 释放瞬间,物块加速度为零
B. 物块和木箱最终仍有相对运动
C. 木箱第一次到达最右端时,物块速度为零
D. 物块和木箱的速度第一次相同前,物块受到的摩擦力不变
◇题型 04 动力学超失重、图像问题
典|例|精|析
典例1(2025·陕西省咸阳市·二模)如图甲所示,某宇航员在特定座椅上做竖直方向上的冲击耐力训练。图乙为该宇航员在做冲击耐力训练过程中的加速度a随时间t变化的图像。已知训练开始前宇航员处于静止状态,宇航员(含装备)质量为M,重力加速度大小为g,以竖直向上为正方向,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 时,宇航员速度最大B. 时间内宇航员处于失重状态
C. 时,宇航员恰好回到初始位置D. 时,座椅对宇航员的支持力大小为
典例2(2024年辽宁卷第10题)(多选)一足够长木板置于水平地面上,二者间的动摩擦因数为μ。时,木板在水平恒力作用下,由静止开始向右运动。某时刻,一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内,木板速度v随时间t变化的图像如图所示,其中g为重力加速度大小。时刻,小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是( )
A. 小物块在时刻滑上木板B. 小物块和木板间动摩擦因数为2μ
C. 小物块与木板的质量比为3︰4D. 之后小物块和木板一起做匀速运动
变|式|巩|固
变式1(2025·安徽省江南十校·一模)如图所示,乒乓球用轻绳系在装满水的烧杯中,烧杯放在水平放置的电子秤上,整体处于静止状态。某时刻,轻绳突然断裂,乒乓球加速上浮。已知乒乓球的质量为 m,体积为(上浮过程中乒乓球的体积不变),液体阻力不计,水的密度为,重力加速度大小为 g,则在乒乓球上浮过程中,电子秤显示的弹力大小( )
A. 减少B. 增加
C. 减少mgD. 增加mg
变式2(2025·江苏省南通市如皋市·二模)如图所示,轻质弹簧左端固定,右端处于自由状态时位于O点。现向左推动滑块,将弹簧的右端压缩至A点后由静止释放滑块,AO距离为,滑块向右滑动过程中阻力恒定。则滑块向右滑动过程中的加速度、速度随位移或时间变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
变式3(2025·山东省菏泽市·一模)如图甲所示,A、B两个物体相互接触,但并不黏合,放置在光滑水平面上。已知 ,mB=3kg。从t=0开始, 推力FA和拉力FB分别作用于A、B上, FA和FB随时间的变化规律如图乙所示。则( )
A. t=0.5s时, A、B间的弹力为2N
B. t=1s时, A、B分离
C. 分离时,它们的位移为4.5m
D. A、B分离时的速度为4m/s
◇题型 05 两类基本动力学问题、传送带问题、板块问题
典|例|精|析
典例1(2025·江苏省淮阴中学·二模)如图所示,长为L=5.0m的倾斜传送带以速度v=2.0m/s沿顺时针方向匀速转动,与水平方向间夹角θ=37°。质量mA=2.0kg的小物块A和质量mB=1.0kg的小物块B由跨过轻质定滑轮的轻绳连接,A与滑轮间的绳子和传送带平行。某时刻给A沿传送带向上的初速度,给B竖直向上的初速度,速度大小均为v0=4.0m/s,此时轻绳绷紧,在A、B获得初速度的同时,在A上施加方向沿传送带向上、大小恒定的拉力,使A沿传送带向上运动。已知A与传送带间的动摩擦因数,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计滑轮摩擦,轻绳足够长且不可伸长,整个运动过程中B都没有上升到滑轮处,取sin37°=0.6,cs37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,研究A沿传送带上升的过程,求:
(1)A、B始终匀速运动时拉力的大小F0;
(2)拉力F1=24N,A所受摩擦力的冲量大小I;
(3)拉力F2=12N,传送带对A所做的功W和A与传送带摩擦所产生的内能Q。
典例2(2025·山东省潍坊市·三模)(多选)如图所示,质量的长木板静止在粗糙水平地面上,时刻对木板施加的水平向右恒力,同时质量的小物块以的初速度从左端滑上木板。已知木板长度,木板与地面、木板与小物块间的动摩擦因数分别为、,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 小物块刚滑上木板时,木板的加速度大小为
B. 时,小物块恰好运动到木板最右端
C. 时,小物块从木板左端脱离
D. 若时撤去外力F,小物块最终会从木板右端脱离
变|式|巩|固
变式1(2025·甘肃省兰州市·一模)如图所示,一电动倾斜传送带上端与一光滑水平面平滑相连,水平面上方有一轻杆,可绕其上端O点自由旋转,下端悬挂物块B(可看成质点),B与水平面接触无挤压。将物块A轻放在传送带底端,一段时间后与B发生碰撞,碰后B恰好能运动至最高点。已知传送带顺时针方向运行,与水平面夹角为,传送带长,速度,A与传送带间的动摩擦因数,A、B质量分别为,,轻杆长,重力加速度。求:
(1)A在传送带上运行的时间;
(2)碰撞后A的速度;
(3)把A从底端运送到顶端的过程中,为保持传送带始终匀速电动机多消耗的电能。
变式2(2025·黑龙江省哈尔滨市第三中学校·三模)(多选)如图(1)所示,质量为的木板初始时静置于倾角的足够长的光滑斜面某段。某时刻质量为的小物块以初速度滑上木板底端,物块与木板之间的动摩擦因数为,同时对木板施加一个沿斜面向上的恒定拉力F,并将木板由静止释放。当恒力F取某一值时,物块在木板上相对于木板滑动的路程为S,给木板施加不同大小的恒力F,得到的关系如图(2)所示,其中AB段与横轴平行,B点的横坐标为9.5N,若将物块视为质点,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取,则下列说法正确的是( )
A. 小物块刚滑上木板时的加速度大小为B. 木板的板长为0.5m
C. C点纵坐标为D. 在图像的DE段中小物块将从木板上端滑出
变式3(2025·湘豫名校联考·三模)如图所示,固定斜面光滑。滑块A、B质量相等,通过不可伸长的细线绕过光滑轻质定滑轮连接。滑块A和滑轮间的细线与斜面平行。开始A处于斜面底端,A、B均静止,释放后,经过T=1s剪断细线,之后滑块A在斜面上滑动,恰好又经过相同的时间回到斜面的底端。剪断细线前B没有落地,重力加速度取g=10m/s2。求:
(1)剪断细线前后滑块A的加速度大小之比;
(2)斜面倾角的正弦值sinθ及滑块A返回斜面底端的速度大小;
(3)为避免滑块A从斜面上端冲出,斜面的长度L不小于多少?
◇题型 06 相关实验
典|例|精|析
典例1(2023年全国甲卷第10题)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落,带动小车运动,打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s.以打出A点时小车位置为初始位置,将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中,小车发生对应位移和平均速度分别为和,表中________cm,________。
(2)根据表中数据得到小车平均速度随时间的变化关系,如图(c)所示。在答题卡上的图中补全实验点_____。
(3)从实验结果可知,小车运动的图线可视为一条直线,此直线用方程表示,其中________,________cm/s。(结果均保留3位有效数字)
(4)根据(3)中直线方程可以判定小车做匀加速直线运动,得到打出A点时小车速度大小________,小车的加速度大小________。(结果用字母k、b表示)
典例2(2024年江西卷第11题)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)实验前调节轨道右端滑轮高度,使细线与轨道平行,再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F,作出图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,F较小时,a与F成正比;F较大时,a与F不成正比。为了进一步探究,将小车质量增加至,重复步骤(2)的测量过程,作出图像,如图(b)中图线乙所示。
(4)与图线甲相比,图线乙的线性区间____________,非线性区间____________。再将小车的质量增加至,重复步骤(2)的测量过程,记录钩码所受重力F与小车加速度a,如表所示(表中第组数据未列出)。
(5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点,并补充完成图线丙_________。
(6)根据以上实验结果猜想和推断:小车的质量____________时,a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释:______________________。
变|式|巩|固
变式1(2025·陕西省西安市鄠邑区·上学期期末考试)小明利用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。实验中将铁架台竖直放置,上端固定电磁铁,在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门。
(1)用螺旋测微器测得小球的直径为d。
(2)闭合电磁铁的开关,吸住小球;测出小球与光电门间的高度差h;断开开关,小球由静止自由下落,记录小球通过光电门的挡光时间t。则小球通过光电门时的速度大小v=_________(用题中的字母表示)。
(3)改变光电门的位置,重复实验,得到多组h、t,以为纵轴、h为横轴,作出的图像如图乙所示,则当地的重力加速度大小g=__________(用题中的字母表示)。
变式2(2025年北京卷第16题)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图1所示。
(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为________(填各实验步骤前的字母)。
A. 释放小车B. 接通打点计时器的电源C. 调整滑轮位置,使细线与木板平行
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示,为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的________(填“左端”或“右端”)与小车相连。
(3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度________。
(4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为,圆盘半径。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为________。(结果均保留两位有效数字)
变式3(2025·福建省莆田市·三模)某同学用如图甲所示装置测量物块与长木板间的动摩擦因数,长木板固定在水平桌面上,绕过定滑轮和动滑轮的轻绳一端连接在物块上,另一端连接在测力计上,重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测出遮光片的宽度,示数如图乙所示,则遮光片的宽度d=_____mm;
(2)实验前,调节定滑轮的高度,使牵引物块的轻绳与长木板平行,调节测力计的位置,使动滑轮两边的轻绳_____;
(3)实验时,让物块从长板上的A点(图中未标出)由静止释放,记录物块通过光电门时遮光片挡光的时间及对应的测力计的示数,改变悬挂钩码的质量多次实验,每次均让物块从长木板上的A点由静止释放,得到多组通过光电门时遮光片挡光的时间l及对应的测力计的示数F,测得物块在A点时遮光片到光电门的距离为x,可得物体经过光电门时的速度大小v=_____(用d、t表示);作图像,得到图像的斜率为k,与纵轴的截距为b,则求得物块与长木板间的动摩擦因数μ=_____(用b、d、k、g、x表示)。目录
第一部分 考情精析 锁定靶心 高效备考
第二部分 重难考点深解 深度溯源 扫清盲区
【考点01】 匀变速直线运动规律
【考点02】 牛顿运动定律
【考点03】 传送带问题、板块问题
第三部分 解题思维优化 典例精析+方法提炼+变式巩固
【题型01】匀变速直线运动规律的理解
【题型02】运动图像和追及相遇问题
【题型03】动力学瞬态、连接体问题
【题型04】动力学超失重、图像问题
【题型05】两类基本动力学问题、传送带问题、板块问题
【题型06】相关实验
核心考向聚焦
主战场转移:运动图像和追及相遇问题,动力学瞬态、连接体问题,动力学超失重、图像问题,传送带问题、板块问题,相关实验。
核心价值:核心价值在于培养物理思维,掌握分析方法,提升解决复杂动力学问题的科学推理与实践能力。
关键能力与思维瓶颈
关键能力:运动过程分析能力,选择受力体、画受力图能力,分析各种图像的能力,敏锐捕捉物理过程临界点,精准分析极值条件,各种实验能力。
培优瓶颈:尖子生的主要失分点并非“不懂”,而在于: 面对新情境时,无法快速、准确地将实际问题进行转化。不能很快设出共同量:对各个运动过程的联系认识不足,导致列不出方程。不能选择出合适的受力体:连接体问题中,对各个受力体之间的关系理解不深,画不出正确的受力图。临界极值分析难:难以准确界定临界状态,对极值出现的条件和原因分析不清,如传送带问题中,当物体与传送带共速时,搞不清摩擦力如何变化。
命题前瞻与备考策略
预测:2026年高考中,力与直线运动的情境更复杂真实,融合跨学科与科技元素,强化创新迁移、图像信息分析考查。
策略:深挖高考压轴题命题逻辑,强化高端思维训练,提升创新题型解答能力,规范答题步骤,精准分配答题时间,注重跨模块知识综合运用。
刹车类
问题
(1)其特点为匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失。
(2)求解时要注意确定其实际运动时间。
(3)如果问题涉及最后阶段(到停止运动)的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零的匀加速直线运动。
双向可逆类问题
(1)示例:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变。
(2)注意:求解时可分过程列式也可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义。
x-t图像
v-t图像
轴
横轴为时间t,纵轴为位移x
横轴为时间t,纵轴为速度v
线
倾斜直线表示匀速直线运动
倾斜直线表示匀变速直线运动
斜率
表示速度
表示加速度
面积
无实际意义
图线与时间轴围成的面积表示位移大小
纵截距
表示初位置
表示初速度
特殊点
拐点表示速度变化,交点表示相遇
拐点表示加速度变化,交点表示速度相等
名称
超重
失重
完全失重
产生条件
物体的加速度向上
物体的加速度向下
物体竖直向下的加速度等于g
对应运动情境
加速上升或减速下降
加速下降或减速上升
自由落体运动、竖直上抛运动等
原理
F-mg=ma
F=mg+ma
mg-F=ma
F=mg-ma
mg-F=mg
F=0
说明
(1)发生超重或失重现象时,物体所受的重力没有变化,只是压力(或拉力)变大或变小了。
(2)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。
极限法
把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,以达到正确解决问题的目的
假设法
临界问题存在多种可能,特别是有非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题
数学法
将物理过程转化为数学表达式,根据数学表达式解出临界条件
方|法|提|练
画出运动轨迹,借助于v-t图像。
列出已知量、待求量、设出共同量。
优先使用特殊规律。
方|法|提|练
碰到图像,先看两轴,再看斜率、截距、面积。
碰到一次函数的图像,找到对应的表达式。
碰到追及问题,抓住共速,借助于v-t图像。
方|法|提|练
两端都有物体时,弹簧、橡皮条中的力不能突变。
系统画受力图,不分析内力。
方|法|提|练
判断超失重,看加速度的方向或者比较竖直方向的弹力和重力的相对大小。
碰到图像,先看两轴,再看斜率、截距、面积。
碰到一次函数的图像,找到对应的表达式。
方|法|提|练
共速时,摩擦力会突变,看动摩擦因数与tan θ的关系。
可借助于v-t图像。
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
6.60
14.60
34.90
47.30
66.0
73.0
87.3
94.6
序号
1
2
3
4
5
钩码所受重力
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
小车加速度
026
0.55
0.82
1.08
1.36
序号
6
7
8
15
钩码所受重力
0.120
0.140
0.160
……
0.300
小车加速度
1.67
1.95
2.20
……
3.92
方|法|提|练
碰到一次函数的图像,可找出对应的表达式。
要结合实际。
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