專題二力與物體的直線運動第1講動力學(xué)觀點在力學(xué)中的應(yīng)用

1、專題二 力與物體的直線運動本專題解決的是物體(或帶電體)在力的作用下的勻變速直線運動問題高考對本專題考查的內(nèi)容主要有：勻變速直線運動的規(guī)律及運動圖象問題；行車安全問題；物體在傳送帶(或平板車)上的運動問題；帶電粒子(或帶電體)在電場、磁場中的勻變速直線運動問題；電磁感應(yīng)中的動力學(xué)分析考查的主要方法和規(guī)律有：動力學(xué)方法、圖象法、臨界問題的處理方法、運動學(xué)的基本規(guī)律等 專題定位抓住“兩個分析”和“一個橋梁”“兩個分析”是指“受力分析”和“運動情景或運動過程分析”“一個橋梁”是指“加速度是聯(lián)系運動和受力的橋梁”綜合應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式解決問題應(yīng)考策略高考題型1運動學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用高考題型2挖

2、掘圖象信息解決動力學(xué)問題高考題型3應(yīng)用動力學(xué)方法分析傳送帶問題高考題型4應(yīng)用動力學(xué)方法分析“滑塊木板模型”問題 欄目索引1物體或帶電粒子做勻變速直線運動的條件是：物體或帶電粒子所受合力為恒力，且與速度方向共線2勻變速直線運動的基本規(guī)律為速度公式：vv0at.高考題型1運動學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用解題方略3解決此類問題必須熟練掌握運動學(xué)的基本規(guī)律和推論(即五個關(guān)系式)對于勻減速直線運動還要會靈活運用逆向思維法對于追及相遇問題要能分別清晰地分析兩物體的運動過程，能找出空間和時間的關(guān)系等例1(2015山東理綜14) 距地面高5 m的水平直軌道上A、B兩點相距2 m，在B點用細(xì)線懸掛一小球，離地高度為h，如圖

3、1所示小車始終以4 m/s的速度沿軌道勻速運動，經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運動至B點時細(xì)線被軋斷，最后兩球同時落地不計空氣阻力，取重力加速度的大小g10 m/s2.可求得h等于()A1.25 m B2.25 m C3.75 m D4.75 m圖1答案A預(yù)測12014年我國多地都出現(xiàn)了霧霾天氣，嚴(yán)重影響了人們的健康和交通設(shè)有一輛汽車在能見度較低的霧霾天氣里以54 km/h的速度勻速行駛，司機(jī)突然看到正前方有一輛靜止的故障車，該司機(jī)剎車的反應(yīng)時間為0.6 s，剎車后汽車勻減速前進(jìn)，剎車過程中加速度大小為5 m/s2，最后停在故障車前1.5 m處，避免了一場事故以下說法正確的

4、是()A司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車后，汽車經(jīng)過3 s停下B司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車時，汽車與故障車的距離為33 mC從司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車到停下來的過程，汽車的平均速度為7.5 m/sD從司機(jī)發(fā)現(xiàn)故障車到停下來的過程，汽車的平均速度為11 m/s答案B預(yù)測2我國不少省市ETC聯(lián)網(wǎng)正式啟動運行，ETC是電子不停車收費系統(tǒng)的簡稱汽車分別通過ETC通道和人工收費通道的流程如圖2所示假設(shè)汽車以正常行駛速度v116 m/s朝收費站沿直線行駛，如果過ETC通道，需要在距收費站中心線前d8 m處正好勻減速至v24 m/s，勻速通過中心線后，再勻加速至v1正常行駛；如果過人工收費通道，需要恰好在中心線處勻減速至零，經(jīng)過t025 s繳費成

5、功后，再啟動汽車勻加速至v1正常行駛設(shè)汽車在減速和加速過程中的加速度大小分別為a12 m/s2、a21 m/s2.求：圖2(1)汽車過ETC通道時，從開始減速到恢復(fù)正常行駛過程中的位移大?。唤馕銎囃ㄟ^ETC通道時：汽車的總位移：xx1dx2188 m.答案188 m(2)汽車通過ETC通道比通過人工收費通道速度再達(dá)到v1時節(jié)約的時間t是多少？解析汽車通過ETC通道時：汽車通過ETC通道的總時間：tt1t2t320 s汽車通過人工通道的總時間：tt1t0t249 s汽車節(jié)約的時間：ttt29 s答案29 s1速度時間關(guān)系圖線的斜率表示物體運動的加速度，圖線與時間軸所包圍的面積表示物體運動的位移

6、勻變速直線運動的vt圖象是一條傾斜直線2解圖象類問題的關(guān)鍵在于將圖象與物理過程對應(yīng)起來，通過圖象的坐標(biāo)軸、關(guān)鍵點、斜率、面積等信息，對運動過程進(jìn)行分析，從而解決問題考考向向一一高考題型2挖掘圖象信息解決動力學(xué)問題解題方略例2(多選)(2015新課標(biāo)全國20)如圖3(a)，一物塊在t0時刻滑上一固定斜面，其運動的vt圖線如圖(b)所示若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()圖3A斜面的傾角B物塊的質(zhì)量C物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D物塊沿斜面向上滑行的最大高度僅根據(jù)vt圖象無法求出物塊的質(zhì)量，選項B錯誤答案ACD預(yù)測3質(zhì)量m50 kg的某同學(xué)站在觀光電梯地板上，用速度傳感器記錄了

7、電梯在一段時間內(nèi)運動的速度隨時間的變化情況(以豎直向上為正方向)由圖4提供的信息可知()圖4A在015 s內(nèi)，觀光電梯上升的高度為25 mB在515 s內(nèi)，電梯地板對人的支持力做了2 500 J的功C在2025 s與2535 s內(nèi)，觀光電梯的平均速度大小均為10 m/sD在2535 s內(nèi)，觀光電梯在減速上升，該同學(xué)的加速度大小2 m/s2在2535 s內(nèi)，觀光電梯在減速下降，故D錯誤答案C預(yù)測4(多選)如圖5所示，底面足夠大的水池中靜置兩種互不相容的液體，一可視為質(zhì)點的空心塑料小球自水池底部無初速度釋放，穿過兩液體分界面后繼續(xù)向上運動已知每種液體各處密度均勻，小球受到的阻力與速度成正比，比例系

8、數(shù)恒定，小球向上運動中不翻滾則下列對小球速度v隨時間t變化的圖線描述可能正確的是()圖5答案CD1傳送帶問題的實質(zhì)是相對運動問題，這樣的相對運動將直接影響摩擦力的方向因此，搞清楚物體與傳送帶間的相對運動方向是解決該問題的關(guān)鍵2傳送帶問題還常常涉及到臨界問題，即物體與傳送帶速度相同，這時會出現(xiàn)摩擦力改變的臨界狀態(tài)，具體如何改變要根據(jù)具體情況判斷考考向向一一高考題型3應(yīng)用動力學(xué)方法分析傳送帶問題解題方略例3如圖6所示，有一條沿順時針方向勻速傳送的傳送帶，恒定速度v4 m/s，傳送帶與水平面的夾角37，現(xiàn)將質(zhì)量m1 kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可視作質(zhì)點)，與此同時，給小物塊沿傳送帶方向向上的恒

9、力F8 N，經(jīng)過一段時間，小物塊上到了離地面高為h2.4 m的平臺上已知物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)問：圖6(1)物塊從傳送帶底端運動到平臺上所用的時間？答案1.33 s(2)若在物塊與傳送帶達(dá)到相同速度時，立即撤去恒力F，計算小物塊還需經(jīng)過多少時間離開傳送帶以及離開時的速度？答案0.85 s預(yù)測5(多選)如圖7所示，一足夠長的水平傳送帶以恒定的速度向右傳動將一物體輕輕放在皮帶左端，以v、a、x、F表示物體速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小下列選項正確的是()圖7解析物體從靜止先在恒定的滑動摩擦力作用下勻速直線運

10、動，后與傳送帶速度相同后，勻速運動，摩擦力消失，xt圖象先是曲線后是直線答案AB預(yù)測6如圖8所示，繃緊的水平傳送帶足夠長，始終以v12 m/s的恒定速率運行初速度大小為v23 m/s的小墨塊從與傳送帶等高的光滑水平面上的A處滑上傳送帶若從小墨塊滑上傳送帶開始計時，小墨塊在傳送帶上運動5 s后與傳送帶的速度相同，求：圖8(1)小墨塊向左運動的最遠(yuǎn)距離；小墨塊向左減速運動時，對小墨塊有：0v2at1聯(lián)立解得：x14.5 m.答案4.5 m(2)小墨塊在傳送帶上留下的痕跡長度解析小墨塊向左減速的過程中，對傳送帶：x2v1t1小墨塊向右加速運動時，對小墨塊有v1at2對傳送帶x2v1t2因而小墨塊在傳

11、送帶上的痕跡長度為x(x1x2)(x2x1)解得：x12.5 m答案12.5 m高考題型4應(yīng)用動力學(xué)方法分析“滑塊木板模型”問題1滑塊木板模型類問題中，滑動摩擦力的分析方法與傳送帶類似，但這類問題比傳送帶類問題更復(fù)雜，因為木板往往受到摩擦力的影響也做勻變速直線運動，處理此類物體勻變速運動問題要注意從速度、位移、時間等角度，尋找它們之間的聯(lián)系2要使滑塊不從木板的末端掉下來的臨界條件是滑塊到達(dá)木板末端時的速度與木板的速度恰好相等解題方略例4(2015新課標(biāo)全國25)一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖9(a)所示t0時刻開始，

12、小物塊與木板一起以共同速度向右運動，直至t1 s時木板與墻壁碰撞(碰撞時間極短)碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運動過程中小物塊始終未離開木板已知碰撞后1 s時間內(nèi)小物塊的vt圖線如圖(b)所示木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求：圖9(1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2；解析根據(jù)圖象可以判定碰撞前小物塊與木板共同速度為v4 m/s碰撞后木板速度水平向左，大小也是v4 m/s小物塊受到滑動摩擦力而向右做勻減速直線運動，加速度大小根據(jù)牛頓第二定律有2mgma2，解得20.4木板與墻壁碰撞前，勻減速運動時間t1 s，位移x4.5 m，末

13、速度v4 m/s解得a11 m/s2小物塊和木板整體受力分析，滑動摩擦力提供合外力，由牛頓第二定律得：1(m15m)g(m15m)a1，即 1ga1解得10.1答案0.10.4(2)木板的最小長度；解析碰撞后，木板向左做勻減速運動，依據(jù)牛頓第二定律有1(15mm)g2mg15ma3對小物塊，加速度大小為a24 m/s2由于a2a3，所以小物塊速度先減小到0，所用時間為t11 s此后，小物塊開始向左加速，加速度大小仍為a24 m/s2假設(shè)又經(jīng)歷t2二者速度相等，則有a2t2v1a3t2解得t20.5 s小物塊始終沒有離開木板，所以木板最小的長度為6 m答案6 m(3)木板右端離墻壁的最終距離解析

14、最后階段小物塊和木板一起勻減速直到停止，整體加速度大小為a11 m/s2所以木板右端離墻壁最遠(yuǎn)的距離為xx1x3x56.5 m答案6.5 m預(yù)測7如圖10所示，可視為質(zhì)點的物體A疊放在長木板B上，A、B的質(zhì)量分別為m110 kg、m210 kg，B長為L16 m，開始時A在B的最右端；A與B、B與地之間的動摩擦因數(shù)分別為10.4、20.4；現(xiàn)將一水平恒力F200 N作用在B上，使A、B由靜止開始運動，當(dāng)A恰好運動到B的中點時撤去外力F，g取10 m/s2.求：圖10(1)力F作用的時間，及此時B前進(jìn)的距離；解析力F開始作用時，設(shè)A、B的加速度分別為a1、a2，對A：1m1gm1a1，a14 m/s2對B：F1m1g2(m1m2)gm2a2，a28 m/s2，設(shè)力F作用的時間為t，對應(yīng)此時A、B的速度為vA、vB代入數(shù)據(jù)得，t2