2023高考物理一轮复习第一章章末核心素养提升 含解析

一、逆向思维法的应用

1.方法简介

很多物理过程具有可逆性(如运动的可逆性)，在沿着正向过程或思维(由前到后或由因到果)分析受阻时，有时“反其道而行之”，沿着逆向过程或思维(由后到前或由果到因)来思考，可以化难为易、出奇制胜。解决物理问题常用的逆向思维有过程逆向、时间反演等。

2.实例特点

刹车类问题或子弹打木块问题的特点都是匀减速至0后保持静止，在分析问题时，都看成反向的初速度为0的匀加速直线运动来处理。

【例1】 据统计，开车时看手机发生事故的概率是安全驾驶的23倍，开车时打电话发生事故的概率是安全驾驶的2.8倍。一辆汽车在平直公路上以某一速度行驶时，司机低头看手机3 s，相当于盲开60 m，该车遇见紧急情况，紧急刹车的距离(从开始刹车到停下时汽车所行驶的距离)至少是20 m。根据以上提供的信息

(1)求汽车行驶的速度大小和刹车的最大加速度大小；

(2)若该车以108 km/h的速度在高速公路上行驶时，前方150 m处道路塌方，该车司机低头看手机3 s后才发现危险，已知司机的反应时间为0.6 s，刹车的加速度与(1)问中大小相等。试通过计算说明汽车是否会发生交通事故。

答案　(1)20 m/s　10 m/s2　(2)会发生交通事故

解析　(1)根据题意知，低头看3 s手机相当于盲开60 m，由此可以知道，汽车运动的速度大小为v＝＝ m/s＝20 m/s，设汽车刹车的最大加速度大小为a，把刹车过程看成反方向的初速度为零的匀加速直线运动，由v2＝2ax得a＝＝ m/s2＝10 m/s2。

(2)在高速公路上汽车的速度为v′＝108 km/h＝30 m/s，

司机看手机时，汽车发生的位移为x1＝v′t＝30×3 m＝90 m，

反应时间内发生的位移为x2＝v′Δt＝30×0.6 m＝18 m，

刹车后汽车发生的位移为x3＝＝ m＝45 m，

所以汽车前进的距离为x＝x1＋x2＋x3＝153 m＞150 m，

所以会发生交通事故。

二、数形结合思想的应用

1.图像反映了两个变量(物理量)之间的函数关系，因此要由运动学公式推导出两个物理量间的函数关系，从而分析图像的意义。

2.v－t图像：图像与时间轴围成的“面积”表示位移大小。

若此“面积”在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向为正；若此“面积”在时间轴的下方，表示这段时间内的位移方向为负。

【例2】 (多选)(2020·山东德州模拟)为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是动力车整个刹车过程中位移与速度平方之间的关系图像，下列说法正确的是(　　)

A.动力车的初速度为20 m/s

B.刹车过程动力车的加速度大小为5 m/s2

C.刹车过程持续的时间为10 s

D.从开始刹车时计时，经过6 s动力车的位移为30 m

答案　AB

解析　根据v2－v＝2ax，得x＝v2－v，结合图像有＝－ s2/m，－v＝40 m，解得a＝－5 m/s2，v0＝20 m/s，选项A、B正确；刹车过程持续的时间t＝＝4 s，选项C错误；从开始刹车时计时，经过6 s，动力车的位移等于其在前4 s内的位移，即x4＝t＝40 m，选项D错误。

方法感悟　本题以“新能源动力车”为载体，在平直公路上实验，创设刹车情境，得出的结论以x－v2图像呈现，突破x－t、v－t的常规形式，对刹车的实质进行创新探究，主要考查对图像信息的提取、速度位移关系式和速度时间关系式的应用，意在培养学生保护环境、节约资源的意识，考查学生的理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力，体现了对“科学态度与责任”和“科学思维”的考查。