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1、专题二牛顿运动定律与直线运动专题二牛顿运动定律与直线运动2021/8/11 星期三1主干知识整合主干知识整合一、匀一、匀变变速直速直线线运运动动的的规规律律1匀匀变变速直速直线线运运动动的公式的公式2021/8/11 星期三22匀匀变变速直速直线线运运动动的的规规律的律的应应用技巧用技巧(1)任任意意相相邻邻相相等等时时间间内内的的位位移移之之差差相相等等，即即xx2x1x3x2aT2，xmxn(mn)aT2.(2)某某段段时时间间的的中中间间时时刻刻的的瞬瞬时时速速度度等等于于该该段段时时间间内内的的平平均均速度，即速度，即vt/2(3)对对于于初初速速度度为为零零的的匀匀变变速速直直线线运
2、运动动，可可尽尽量量利利用用初初速速度度为为零零的的运运动动特特点点解解题题如如第第n秒秒的的位位移移等等于于前前n秒秒的的位位移移与与前前n1秒秒的的位位移移之之差差，即即xnxnxn1an2a(n1)2a(2n1)2021/8/11 星期三3(4)逆逆向向思思维维法法：将将末末速速度度为为零零的的匀匀减减速速直直线线运运动动转转换换成成初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动处处理理末末速速度度为为零零的的匀匀减减速速直直线线运运动动，其其逆逆运运动动为为初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动，两两者者加加速速度度相相同同如如竖竖直直上上抛抛运运动动上上升升阶阶段
3、段的的逆逆运运动动为为自自由由落落体体运运动动，竖竖直直上上抛抛运运动动上上升升阶阶段段的的最最后后1 s内内的的位位移移与与自自由由落落体体运运动动第第1 s的的位移大小相等位移大小相等(5)加加速速度度不不变变的的匀匀减减速速直直线线运运动动涉涉及及反反向向运运动动时时(先先减减速速后后反反向向加加速速)，可可对对全全过过程程直直接接应应用用匀匀变变速速运运动动的的规规律律解解题题如如求求解解初初速速度度为为19.6 m/s的的竖竖直直上上抛抛运运动动中中3 s末末的的速速度度，可可由由vtv0gt直直接接解解得得vt9.8 m/s，负负号号说说明明速速度度方方向向与与初初速速度度相反相反
4、2021/8/11 星期三43图图象象问题问题(1)两种两种图图象象分分类类斜率的斜率的意意义义纵轴纵轴截距截距的意的意义义图图象与象与t轴轴所所围围面面积积特例特例匀速直匀速直线线运运动动匀匀变变速速直直线线运运动动x t图图象象速度速度初位置初位置x0与与时时间间轴轴不不平平行的直行的直线线抛物抛物线线v t图图象象加速度加速度初速度初速度v0位移位移与与时时间间轴轴平平行行的直的直线线过过原点原点的直的直线线2021/8/11 星期三5(2)vt图图象的特点象的特点vt图图象象上上只只能能表表示示物物体体运运动动的的两两个个方方向向，t轴轴上上方方代代表表的的是是“正正方方向向”，t轴轴
5、下下方方代代表表的的是是“负负方方向向”，所所以以vt图图象象只只能能描描述述物物体体做做“直直线线运运动动”的的情情况况，不不能能描描述述物物体体做做“曲曲线线运运动动”的情况的情况vt图图象的交点表示同一象的交点表示同一时时刻物体的速度相等刻物体的速度相等vt图图象不能确定物体的初始位置象不能确定物体的初始位置(3)利用运利用运动图动图象分析运象分析运动问题动问题要注意以下几点要注意以下几点确定确定图图象是象是vt图图象象还还是是xt图图象象明确明确图图象与坐象与坐标轴标轴交点的意交点的意义义2021/8/11 星期三6明明确确图图象象斜斜率率的的意意义义：vt图图象象中中图图线线的的斜斜
6、率率或或各各点点切切线线的的斜斜率率表表示示物物体体的的加加速速度度，斜斜率率的的大大小小表表示示加加速速度度的的大大小小，斜斜率率的的正正负负反反映映了了加加速速度度的的方方向向；xt图图象象中中图图线线的的斜斜率率或或各各点点切切线线的的斜斜率率表表示示物物体体的的速速度度，斜斜率率的的大大小小表表示示速速度度的的大大小小，斜率的正斜率的正负负反映了速度的方向反映了速度的方向 明确明确图图象与坐象与坐标轴标轴所所围围的面的面积积的意的意义义明确两条明确两条图线图线交点的意交点的意义义2021/8/11 星期三7二、牛顿第二定律的四性二、牛顿第二定律的四性性性质质内容内容瞬瞬时时性性 力与加
7、速度同力与加速度同时产时产生、同生、同时时消失、同消失、同时变时变化化同体性同体性在在公公式式Fma中中，m、F、a都都是是同同一一研研究究对对象象在在同同一一时时刻刻对应对应的物理量的物理量矢量性矢量性 加速度与合力方向相同加速度与合力方向相同独立性独立性当当物物体体受受几几个个力力的的作作用用时时，每每一一个个力力分分别别产产生生的的加加速速度度只只与与此此力力有有关关，与与其其他他力力无无关关；物物体体的的加加速速度度等等于于所所有有分力分力产产生的加速度分量的矢量和生的加速度分量的矢量和2021/8/11 星期三8三、超重与失重三、超重与失重1物物体体具具有有向向上上的的加加速速度度(
8、或或具具有有向向上上的的加加速速度度分分量量)时时处处于超重状于超重状态态2物物体体具具有有向向下下的的加加速速度度(或或具具有有向向下下的的加加速速度度分分量量)时时处处于于失失重重状状态态；物物体体具具有有的的向向下下的的加加速速度度等等于于重重力力加加速速度度时时处处于于完全失重状完全失重状态态注意：无注意：无论论是超重是超重还还是失重，物体的重力不会改是失重，物体的重力不会改变变四、力四、力F与直与直线线运运动动的关系的关系合外力合外力F与物体的速度与物体的速度v在同一直在同一直线线上上时时，物体做直，物体做直线线运运动动若若F与与v同向，物体做加速运同向，物体做加速运动动；若；若F与
9、与v反向，物体做减反向，物体做减速运速运动动在以上情形下，若力在以上情形下，若力F恒定，恒定，则则物体做匀物体做匀变变速直速直线线运运动动.2021/8/11 星期三9要点热点探究要点热点探究探究点一追及与相遇问题探究点一追及与相遇问题初初速速度度小小(或或初初速速度度为为零零)的的甲甲物物体体匀匀加加速速追追做做匀匀速速运运动动的的速速度度大大的的乙乙物物体体：(1)当当两两者者速速度度相相等等时时，甲甲、乙乙两两物物体体的的间间距距为为甲甲追追上上乙乙前前的的最最大大距距离离；(2)若若甲甲从从两两物物体体第第一一次次相相遇遇的的位位置置开开始始追追乙乙，当当两两者者位位移移相相等等时时，
10、甲甲、乙乙两两物物体体再再次次相相遇遇；若若甲甲、乙乙刚刚开开始始相相距距s0，则则当当两两物物体体的的位位移移之之差差为为s0时时，甲甲、乙乙两两物物体相遇体相遇2021/8/11 星期三10例例1 1一一辆辆值值勤勤的的警警车车停停在在一一条条公公路路的的直直道道边边，当当警警员员发发现现从从他他旁旁边边以以v8 m/s的的速速度度匀匀速速行行驶驶的的货货车车有有违违章章行行为为时时，决决定定前前去去追追赶赶，经经t2.5 s警警车车发发动动起起来来，以以加加速速度度a2 m/s2做匀加速运做匀加速运动动试问试问：(1)警警车发动车发动起来后要多起来后要多长长的的时间时间才能追上才能追上违
11、违章的章的货车货车？(2)若若警警车车能能达达到到的的最最大大速速度度是是vm12 m/s，达达到到最最大大速速度度后后以以该该速速度度匀匀速速运运动动，则则警警车车发发动动起起来来后后要要多多长长的的时时间间才才能能追追上上违违章的章的货车货车？2021/8/11 星期三11例例1(1)10 s(2)14 s【解析】【解析】(1)xvt2.58 m20 m设设警警车发动车发动起来后要起来后要经时间经时间t1才能追上才能追上违违章的章的货车货车，则则vt1x，解得解得t110 s(2)若若警警车车的的最最大大速速度度是是vm12 m/s，则则警警车车发发动动起起来来后后加加速的速的时间时间t0
12、6 s10 s，这这以后警以后警车车做匀速运做匀速运动动设设警警车发动车发动起来后起来后经过时间经过时间t2追上追上违违章的章的货车货车，则则vm(t2t0)vt2x解得解得t214 s2021/8/11 星期三12【点点评评】警警车车追追上上货货车车的的条条件件是是：从从警警车车开开始始运运动动开开始始计计时时，相相同同时时间间内内警警车车的的位位移移减减去去货货车车的的位位移移等等于于开开始始计计时时时时刻二者之间的距离下面的变式题是利用图象考查追及问题刻二者之间的距离下面的变式题是利用图象考查追及问题2021/8/11 星期三13变式题甲甲、乙乙两两车车在在一一平平直直道道路路上上同同向
13、向运运动动，其其vt图图象象如如图图121所所示示，图图中中OPQ和和OQT的的面面积积分分别别为为s1和和s2(s2s1)初初始始时时，甲甲车车在在乙乙车车前前方方s0处处下下列列说说法法中中错错误误的的是是()A若若s0s1s2，两，两车车不会相遇不会相遇B若若s0s1，两，两车车相遇相遇2次次C若若s0s1，两，两车车相遇相遇1次次D若若s0s2，两，两车车相遇相遇1次次2021/8/11 星期三14例例1变变式式题题D【解解析析】由由图图可可知知甲甲的的加加速速度度a1比比乙乙的的加加速速度度a2大大，在在达达到到速速度度相相等等的的时时间间T内内两两车车相相对对位位移移为为s1.若若
14、s0s1s2，速速度度相相等等时时甲甲比比乙乙位位移移多多s1s0，乙乙车车还还没没有有追追上上，此此后后甲甲车车比比乙乙车车快快，不不可可能能追追上上，A对对；若若s0s1)，两两车车速速度度相相等等时还没有追上，并且此后甲车快、更追不上，时还没有追上，并且此后甲车快、更追不上，D错错2021/8/11 星期三15物物体体在在传传送送带带上上运运动动的的问问题题，应应以以地地面面为为参参考考系系，首首先先根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律确确定定其其加加速速度度的的大大小小和和方方向向，然然后后根根据据直直线线运运动动规规律律分分析析其其运运动动情情况况特特别别应应关关注注物物体体的的速速度度
15、与与传传送送带带速速度度相等后的受力情况是否发生变化相等后的受力情况是否发生变化探究点二涉及传送带的动力学问题探究点二涉及传送带的动力学问题2021/8/11 星期三16例例2 2如如图图122所所示示，水水平平传传送送带带AB长长l8.3 m，质质量量为为M1 kg的的木木块块随随传传送送带带一一起起以以v12 m/s的的速速度度向向左左匀匀速速运运动动(传传送送带带的的传传送送速速度度恒恒定定)，木木块块与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.5.当当木木块块运运动动至至最最左左端端A点点时时，一一颗颗质质量量为为m20 g的的子子弹弹以以v0300 m/s水水平平向向右右的的速速
16、度度正正对对射射入入木木块块并并穿穿出出，穿穿出出速速度度v50 m/s，以以后后每每隔隔1 s就就有有一一颗颗子子弹弹射射中中木木块块，设设子子弹弹射射穿穿木木块块的的时间时间极短，且每次射入点各不相同，极短，且每次射入点各不相同，g取取10 m/s2.求：求：(1)第一第一颗颗子子弹弹射入木射入木块块并穿出并穿出时时木木块块的速度；的速度；(2)在在被被第第二二颗颗子子弹弹击击中中前前，木木块块向向右右运运动动离离A点点的的最最大大距距离离2021/8/11 星期三17例例2(1)3 m/s(2)0.9 m【解解析析】(1)设设子子弹弹第第一一次次射射穿穿木木块块后后木木块块的的速速度度为
17、为v(方方向向向向右右)，则则在在第第一一次次射射穿穿木木块块的的过过程中：程中：对对木木块块和子和子弹弹整体由整体由动动量守恒定律量守恒定律(取向右取向右为为正方向正方向)得得mv0Mv1mvMv 解得解得v3 m/s，方向向右，方向向右2021/8/11 星期三18(2)木木块块向向右右滑滑动动中中加加速速度度大大小小为为ag5 m/s2，以以速速度度v3 m/s向右滑行，速度减向右滑行，速度减为为零零时时所用所用时间为时间为t10.6 s显显然然这这之之前前第第二二颗颗子子弹弹仍仍未未射射出出，所所以以木木块块向向右右运运动动离离A点点的最大距离的最大距离sm0.9 m.【点点评评】此此
18、题题考考查查了了动动量量守守恒恒定定律律、牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学的的基基本本规规律律在在传传送送带带问问题题中中的的应应用用情情况况，解解答答此此题题的的关关键键是是要要求求学学生生分分析析物物理理过过程程，建建立立清清晰晰的的物物理理情情景景，并并注注意意到到过过程程之间的内在联系之间的内在联系2021/8/11 星期三19变式题20112011福福建建卷卷 如如图图123甲甲所所示示，绷绷紧紧的的水水平平传传送送带带始始终终以以恒恒定定速速率率v1运运行行初初速速度度大大小小为为v2的的小小物物块块从从与与传传送送带带等等高高的的光光滑滑水水平平地地面面上上的的A处处滑滑
19、上上传传送送带带若若从从小小物物块块滑滑上上传传送送带带开开始始计计时时，小小物物块块在在传传送送带带上上运运动动的的vt图图象象(以地面以地面为为参考系参考系)如如图图乙所示已知乙所示已知v2v1，则则()2021/8/11 星期三20At2时时刻，小物刻，小物块块离离A处处的距离达到最大的距离达到最大Bt2时时刻，小物刻，小物块块相相对传对传送送带带滑滑动动的距离达到最大的距离达到最大C0t2时间时间内，小物内，小物块块受到的摩擦力方向先向右后向左受到的摩擦力方向先向右后向左D0t3时间时间内，小物内，小物块块始始终终受到大小不受到大小不变变的摩擦力作用的摩擦力作用例例2变变式式题题B【解
20、解析析】结结合合图图乙乙，在在0t1时时间间内内，物物体体向向左左做做匀匀减减速速直直线线运运动动，t1时时刻刻运运动动到到最最左左边边，A错错；在在t1t2时时间间内内，物物体体向向右右做做匀匀加加速速直直线线运运动动，但但由由于于速速度度小小于于传传送送带带的的速速度度，物物体体与与传传送送带带的的相相对对位位移移仍仍在在增增大大，t2时时刻刻相相对对位位移移最最大大，B对对；0t2时时间间内内，物物体体相相对对传传送送带带向向左左运运动动，一一直直受受到到向向右右的的滑滑动动摩摩擦擦力力，fmg不不变变，但但t2时时刻刻以以后后物物体体相相对传送带静止，摩擦力为对传送带静止，摩擦力为0，
21、C、D错错2021/8/11 星期三21探究点三直线运动中的动态分析探究点三直线运动中的动态分析例例(双双选选)如如图图124所所示示，运运动动员员“10 m跳跳板板跳跳水水”运运动动的的过过程程可可简简化化为为：运运动动员员走走上上跳跳板板，将将跳跳板板从从水水平平位位置置B压压到到最最低低点点C，跳跳板板又又将将运运动动员员竖竖直直向向上上弹弹到到最最高高点点A，然然后后运运动动员员做做自自由由落落体体运运动动，竖竖直直落落入入水水中中跳跳板板自自身身重重力力忽忽略略不不计计，则下列说法正确的是则下列说法正确的是()2021/8/11 星期三22A运运动动员员向向下下运运动动(BC)的的过
22、过程程中中，先先失失重重后后超超重重，对对板的板的压压力先减小后增大力先减小后增大B运运动动员员向向下下运运动动(BC)的的过过程程中中，先先失失重重后后超超重重，对对板的板的压压力一直增大力一直增大C运运动动员员向向上上运运动动(CB)的的过过程程中中，先先超超重重后后失失重重，对对板的板的压压力先增大后减小力先增大后减小D运运动动员员向向上上运运动动(CB)的的过过程程中中，先先超超重重后后失失重重，对对板的板的压压力一直减小力一直减小2021/8/11 星期三23例例3BD【解解析析】运运动动员员由由BC的的过过程程中中，先先向向下下加加速速运运动动后后向向下下减减速速运运动动，即即先先
23、失失重重后后超超重重，但但跳跳板板的的形形变变量量一一直直变变大大，所所以以跳跳板板所所受受的的压压力力一一直直变变大大，选选项项A错错误误、B正正确确；运运动动员员由由CB的的过过程程中中，先先向向上上加加速速运运动动后后向向上上减减速速运运动动，即即先先超超重重后后失失重重，跳跳板板所所受受的的压压力力一一直直变变小小，选选项项C错错误误、D正确正确2021/8/11 星期三24【点点评评】解解答答本本题题的的关关键键是是将将BC的的过过程程中中分分解解为为两两个个阶阶段段，第第一一阶阶段段的的特特点点是是向向下下加加速速运运动动，第第二二阶阶段段的的特特点点是是向向下下减减速速运运动动，
24、利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律分分别别对对加加速速运运动动和和减减速速运运动动阶阶段段的的加加速速度度大大小小及及方方向向变变化化规规律律作作出出判判断断，然然后后根根据据超超重重和和失失重重知识得出结果知识得出结果2021/8/11 星期三25变式题(双双选选)“蹦蹦极极”是是一一项项新新兴兴的的体体育育活活动动某某蹦蹦极极者者从从高高高高的的跳跳台台上上跳跳下下后后，由由于于绑绑在在身身上上的的弹弹性性绳绳很很长长，足足以以使使他他在在空空中中享享受受几几秒秒钟钟的的“自自由由落落体体运运动动”当当下下落落到到一一定定距距离离时时，人人被被拉拉伸伸的的弹弹性性绳绳向向上上拉拉起起，之之后
25、后又又落落下下，如如此此反反复复若若不不计计空空气气阻阻力力的的影影响响，请请判判断断下下列列说说法法正正确确的的是是()A当弹性绳达到原长后，人开始做减速运动当弹性绳达到原长后，人开始做减速运动B当弹性绳刚好达到原长时，人的速度最大当弹性绳刚好达到原长时，人的速度最大C当弹性绳弹力刚好等于人的重力时，人的速度最大当弹性绳弹力刚好等于人的重力时，人的速度最大D当当人人达达到到最最低低点点时时，加加速速度度最最大大，且且一一定定大大于于重重力力加加速度速度2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27例例3变变式式题题CD【解解析析】当当弹弹性性绳绳达达到到原原长长后后，开开始始阶
26、阶段段，人人所所受受的的重重力力大大于于弹弹性性绳绳对对人人的的弹弹力力，人人向向下下做做加加速速度度逐逐渐渐减减小小的的加加速速运运动动，当当重重力力等等于于弹弹性性绳绳对对人人的的弹弹力力时时，加加速速度度为为零零，速速度度最最大大，选选项项C正正确确；当当速速度度达达到到最最大大值值以以后后，人人向向下下做做减减速速运运动动，加加速速度度方方向向向向上上，且且逐逐渐渐增增大大，由由于于弹弹性性绳绳处处于于原原长长时时，人人具具有有向向下下的的速速度度，此此时时加加速速度度等等于于重重力力加加速速度度，运运动动至至平平衡衡位位置置下下方方对对称称位位置置时时的的加加速速度度向向上上且且等等
27、于于重重力力加加速速度度，故故当当人人达达到到最最低低点点时时，加加速速度度一一定定大大于于重重力力加加速速度度，选项选项D正确正确2021/8/11 星期三28教师备用习题教师备用习题【备备选选理理由由】本本题题中中物物块块1、物物块块2、车车厢厢具具有有相相同同的的加加速速度度，综综合合考考查查了了物物体体受受力力分分析析、受受力力平平衡衡、牛牛顿顿第第二二定定律律等等重重要考点要考点1如如图图所所示示，质质量量为为m2的的物物体体2放放在在正正沿沿平平直直轨轨道道向向右右行行驶驶的的车车厢厢底底板板上上，并并用用竖竖直直细细绳绳通通过过光光滑滑定定滑滑轮轮连连接接质质量量为为m1的的物物
28、体体1，与与物物体体1相相连连接接的的绳绳与与竖竖直直方方向向保保持持角角不不变变，则则()2021/8/11 星期三29A车厢车厢的加速度的加速度为为gsinB绳对绳对物体物体1的拉力的拉力为为C底板底板对对物体物体2的支持力的支持力为为(m2m1)gD物体物体2所受底板的摩擦力所受底板的摩擦力为为m2gsin2021/8/11 星期三30【解解析析】B对对物物体体1受受力力分分析析可可得得：m1gtanm1a，agtan，绳绳子子拉拉力力F.对对物物体体2受受力力分分析析可可得得：支支持持力力FNm2g，摩擦力，摩擦力F1m2am2gtan，所以，所以选选B.2021/8/11 星期三31
29、【备备选选理理由由】本本题题考考查查了了牛牛顿顿运运动动定定律律、超超重重与与失失重重现现象象、功的概念，符合广东高考的特点功的概念，符合广东高考的特点2如如图图所所示示是是“神神舟舟”系系列列航航天天飞飞船船返返回回舱舱返返回回地地面面的的示示意意图图，假假定定其其过过程程可可简简化化为为：打打开开降降落落伞伞一一段段时时间间后后，整整个个装装置置匀匀速速下下降降，为为确确保保安安全全着着陆陆，需需点点燃燃返返回回舱舱的的缓缓冲冲火火箭箭，在火箭在火箭喷喷气气过过程中返回程中返回舱舱做减速直做减速直线线运运动动，则则()2021/8/11 星期三32A火箭开始火箭开始喷喷气瞬气瞬间伞绳对间伞
30、绳对返回返回舱舱的拉力的拉力变变小小B返回返回舱舱在在喷喷气气过过程中减速的主要原因是空气阻力程中减速的主要原因是空气阻力C返回返回舱舱在在喷喷气气过过程中所受合外力可能做正功程中所受合外力可能做正功D返回返回舱舱在在喷喷气气过过程中程中处处于失重状于失重状态态2021/8/11 星期三33【解解析析】A在在火火箭箭喷喷气气过过程程中中返返回回舱舱做做减减速速直直线线运运动动，加加速速度度方方向向向向上上，返返回回舱舱处处于于超超重重状状态态，动动能能减减小小，返返回回舱舱所所受受合合外外力力做做负负功功返返回回舱舱在在喷喷气气过过程程中中减减速速的的主主要要原原因因是是缓缓冲冲火火箭箭向向下下喷喷气气而而获获得得向向上上的的反反冲冲力力火火箭箭开开始始喷喷气气前前匀匀速速下下降降，拉拉力力等等于于重重力力减减去去返返回回舱舱受受到到的的空空气气阻阻力力，火火箭箭开开始始喷喷气气瞬瞬间间反反冲冲力力直直接接对对返返回回舱舱作作用用，因因而而伞伞绳绳对对返返回回舱舱的的拉拉力力瞬瞬间间变变小小2021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35