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1、专题二专题二 直线运动直线运动 专题二直线运动专题二直线运动2021/8/11 星期三1主干知识整合主干知识整合专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 一、用动力学观点解题一、用动力学观点解题以以牛牛顿顿运运动动定定律律结结合合运运动动学学规规律律为为依依据据的的处处理理物物理理问问题题的的思思维维方方法法称称为为动动力力学学观观点点用用动动力力学学观观点点解解题题，就就是是利利用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学公公式式探探求求物物体体的的运运动动情情况况或或受受力力情情况况，这这类类习题基本分为两大类型：习题基本分为两大类型：1已已知知受受力力情情况况求求运运动动情情况况它它的的处
2、处理理方方法法是是先先由由_求求出出物物体体的的_，然然后后根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律求求出出物物体体的的_，再再根根据据物物体体运运动动的的初初始始条条件件以以及及运运动动学学规规律律就就可可以以求出物体的运求出物体的运动动情况；情况；受力情况受力情况合外力合外力加速度加速度2021/8/11 星期三2专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 2已已知知物物体体的的运运动动情情况况求求受受力力情情况况它它的的处处理理方方法法是是先先根根据据物物体体的的运运动动情情况况和和运运动动学学规规律律求求出出物物体体的的加加速速度度；再再根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律确确定定物物体体的的_，进进
3、而而确确定定物物体体的的受受力力情情况况以以上上两两大大问问题题的的核核心心关关系系是是物物体体的的加加速速度度与与物物体体所所受受合合外外力力的的关关系系它它们们之之间间除除了了满满足足大大小小成成正正比比的的关关系系外外，还还存存在在下下列四性关系：列四性关系：(1)同同体体性性：在在表表达达式式中中，m、F合合、a都都应应是是同同一一个个研研究究对对象的象的对应对应量；量；若研究若研究对对象象为单为单个物体，个物体，则满则满足足F合合ma.若若研研究究对对象象为为多多个个物物体体，则则对对由由这这些些物物体体组组成成的的系系统统而而言言满满足：足：F合合m1a1m2a2m3a3(一一维维
4、情况下情况下)合外力合外力2021/8/11 星期三3专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 (2)瞬瞬时时性性：物物体体的的加加速速度度和和合合外外力力具具有有瞬瞬时时对对应应关关系系，它它们总们总是同增同减同生同是同增同减同生同灭灭；(3)同向性：物体的加速度与合外力的方向同向性：物体的加速度与合外力的方向时时刻保持一致；刻保持一致；(4)独独立立性性：若若物物体体受受多多个个力力的的作作用用，则则每每一一个个力力都都能能使使物物体体独独自自产产生生加加速速度度，并并且且任任意意方方向向均均满满足足Fma，若若在在两两个个相互垂直的方向相互垂直的方向进进行正交分解，行正交分解，则则有：有：
5、2021/8/11 星期三4专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 研究研究对对象象一个物体一个物体物体系物体系牛牛顿顿第第二二定定律的分量形式律的分量形式Fxm1a1xm2a2xm3a3xFym1a1ym2a2ym3a3y2021/8/11 星期三5专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 二、恒力作用下的直线运动二、恒力作用下的直线运动1基本公式：基本公式：vtv0at；sv0t 2常用常用结论结论(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恒恒定定，公公式式表表示示为为saT2，可以推广到可以推广到smsn(mn)aT2(2)某某段段时时间间中中间间时时刻刻的的即即时时速
6、速度度等等于于该该段段时时间间内内的的平平均均速速度，公式表示度，公式表示为为 说说明明：运运用用这这一一公公式式解解题题，往往往往会会使使求求解解过过程程变变得得非非常常简简捷捷2021/8/11 星期三6专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 (3)某段位移的中某段位移的中间间位置的即位置的即时时速度公式，公式表示速度公式，公式表示为为(4)关于初速关于初速为为零的匀加速直零的匀加速直线线运运动规动规律的推律的推论论从从运运动动开开始始计计时时起起，时时间间T内内、2T内内、3T内内、nT内内通通过过的位移之比的位移之比为为：s1s2s3sn122232n2(n1,2,3，)从从运运动动开
7、开始始计计时时起起，在在连连续续相相等等的的各各段段时时间间内内通通过过的的位位移之比移之比为为：s1 s2 s3 sn_(n1,2,3，)1 3 5 (2n1)2021/8/11 星期三7专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 从从运运动动开开始始计计时时起起，通通过过s,2s,3s，ns所所用用时时间间之之比比为为：从从运运动动开开始始计计时时起起，通通过过连连续续的的相相等等位位移移所所用用的的时时间间之之比比为为：2021/8/11 星期三8专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 说说明明：(1)上上面面公公式式中中五五个个物物理理量量(s、t、a、v0、vt)只只有有三三个个是是独独
8、立立的的，即即只只要要确确定定其其中中三三个个物物理理量量，另另外外两两个个就就确确定定了了(2)除除时时间间t外外，其其余余量量均均为为矢矢量量，所所以以对对于于运运动动问问题题的的处处理理，首首先先要要确确定定正正方方向向，同同时时要要保保证证公公式式形形式式的的准准确确(包包括括公公式式中中的的“”、“”号号)以以及及各各运运动动参参量量的的正正负负(3)要要特特别别注注意意灵灵活活运运用用平平均均速速度度公公式式以以及及匀匀变变速速直直线线运运动动规规律律的的推推论论，尤尤其其对对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，如如果果逆逆过过来来研研究究，也也可可以以相相应应运
9、运用初速度用初速度为为零的匀加速直零的匀加速直线线运运动规动规律及其推律及其推论论2021/8/11 星期三9专题二专题二 主干知识整合主干知识整合 三、三、变变力作用下的直力作用下的直线线运运动动1简谐简谐运运动动详见详见本本书专题书专题十五十五2收尾速度收尾速度问题问题如如果果物物体体的的受受力力情情况况与与物物体体的的运运动动速速度度有有制制约约关关系系，一一般般是是随随着着物物体体运运动动速速度度的的增增大大，其其受受到到的的某某个个阻阻力力(如如空空气气阻阻力力、摩摩擦擦力力、安安培培力力等等)越越大大或或者者其其受受到到的的某某个个动动力力(如如机机车车牵牵引引力力)越越小小，则则
10、物物体体受受到到的的合合外外力力_，加加速速度度越越小小，当当加加速速度度减减小小到到零零时时，速速度度达达到到最最大大，此此速速度度也也称称为为收收尾尾速速度度高高中中阶阶段段常常见见收收尾尾速速度度情情景景主主要要有有雨雨滴滴下下落落问问题题、机机车车启启动动问问题题、涉涉及及洛洛伦伦兹兹力力的的变变速直速直线线运运动问题动问题、涉及、涉及电电磁感磁感应应的的变变速直速直线线运运动问题动问题越小越小2021/8/11 星期三10要点热点探究要点热点探究专题二专题二 要点热点探究要点热点探究探究点一运动的相关分析探究点一运动的相关分析追及和相遇问题是常见的运动问题追及和相遇问题是常见的运动问
11、题追追及及和和相相遇遇问问题题的的实实质质是是研研究究在在同同一一直直线线上上运运动动的的两两个个物物体体的的运运动动关关系系，所所应应用用的的规规律律是是匀匀变变速速直直线线运运动动规规律律，分分析析此此类类问问题题应应注注意意：(1)明明确确两两物物体体的的位位移移关关系系、时时间间关关系系、速速度度关关系系，这这些些关关系系是是我我们们根根据据相相关关运运动动学学公公式式列列方方程程的的依依据据；(2)追追及及、相相遇遇问问题题常常常常涉涉及及临临界界状状态态的的分分析析，其其中中找找出出临临界界条条件件(速速度度相相等等是是物物体体恰恰能能追追上上或或恰恰不不能能相相碰碰、或或间间距距
12、最最大大或或最小的临界条件最小的临界条件)是解决这类问题的关键是解决这类问题的关键2021/8/11 星期三11专题二专题二 要点热点探究要点热点探究例例1 1 某某天天，小小明明在在上上学学途途中中沿沿人人行行道道以以v11 m/s的的速速度度向向一一公公交交车车站站走走去去；发发现现一一辆辆公公交交车车正正以以v215 m/s的的速速度度从从身身旁旁的的平平直直公公路路同同向向驶驶过过，此此时时他他们们距距车车站站s50 m为为了了乘乘上上该该公公交交车车，他他加加速速向向前前跑跑去去，最最大大加加速速度度a12.5 m/s2，能能达达到到的的最最大大速速度度vm6 m/s.假假设设公公交
13、交车车在在行行驶驶到到距距车车站站s025 m处处开开始始刹刹车车，刚刚好好到到车车站站停停下下，停停车车时时间间t10 s，之之后后公公交交车车启启动动向前开去向前开去(不不计车长计车长)求：求：(1)若若公公交交车车刹刹车车过过程程视视为为匀匀减减速速运运动动，其其加加速速度度a2大大小小是多少？是多少？(2)若若小小明明加加速速过过程程视视为为匀匀加加速速运运动动，通通过过计计算算分分析析他他能能否乘上否乘上该该公交公交车车2021/8/11 星期三12专题二专题二 要点热点探究要点热点探究【点点拨拨】小小明明和和公公交交车车到到达达站站台台前前各各自自经经历历几几个个运运动动过过程？各
14、经历时间为多少？程？各经历时间为多少？2021/8/11 星期三13专题二专题二 要点热点探究要点热点探究例例1(1)4.5 m/s2(2)能能【解析】【解析】(1)公交公交车车刹刹车车的加速度的加速度a24.5 m/s2.所以其加速度大小所以其加速度大小为为4.5 m/s2.(2)公交公交车车从相遇从相遇处处到开始刹到开始刹车车用用时时t1汽汽车车刹刹车过车过程中用程中用时时t2小明以最大加速度达到最大速度用小明以最大加速度达到最大速度用时时2021/8/11 星期三14专题二专题二 要点热点探究要点热点探究 t32 s小明加速小明加速过过程中的位移程中的位移s2(v1vm)t37 m以最大
15、速度跑到以最大速度跑到车车站的站的时间时间t47.2 st1t2t3t4t1t210 s，即即小小明明可可以以在在汽汽车车还还停停在在车车站站时时上上车车.2021/8/11 星期三15专题二专题二 要点热点探究要点热点探究【点点评评】对对于于运运动动的的相相关关分分析析问问题题，如如追追及及、相相遇遇、赶赶车车等等实实际际问问题题要要准准确确分分析析相相关关研研究究对对象象各各自自的的受受力力和和运运动动情情况况，然然后后根根据据具具体体问问题题确确定定研研究究角角度度，找找出出关关键键运运动动参参量量进进行行比比较较，例例如如上上面面侧侧重重于于比比较较运运动动时时间间，当当然然有有些些题
16、题可可能能侧侧重于比较位移或速度重于比较位移或速度2021/8/11 星期三16专题二专题二 要点热点探究要点热点探究探究点二运动图象问题探究点二运动图象问题通通过过运运动动图图象象分分析析物物体体运运动动情情况况或或追追及及相相遇遇问问题题具具有有简简捷捷直直观观的的特特点点，考考生生必必须须要要养养成成通通过过图图象象分分析析物物理理问问题题的的习习惯惯，逐逐步步提提高高应应用用图图象象分分析析解解决决物物理理问问题题的的能能力力在在应应用用运运动动图图象象时时要要特特别别注注意意：(1)首首先先应应看看清清图图象象性性质质，即即题题目目给给出出的的是是速速度度图图象象还还是是位位移移图图
17、象象；(2)要要理理解解图图象象的的截截距距、斜斜率率、面面积积、交交点点、拐拐点点的的物物理理含含义义并并结结合合题题意意深深入入挖挖掘掘隐隐含含条条件件，灵灵活活解解决问题决问题2021/8/11 星期三17专题二专题二 要点热点探究要点热点探究 例例2 2某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图研究一观光电梯升降过程中的情况，如图122所示的所示的vt图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向竖直向上为正方向)根据图象提供
18、的信息，可以判断下列说根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是法中正确的是()2021/8/11 星期三18专题二专题二 要点热点探究要点热点探究A在在5 s10 s内内，该该同同学学对对电电梯梯底底板板的的压压力力等等于于他他所所受受的重力的重力 B在在05 s内内，观观光光电电梯梯在在加加速速上上升升，该该同同学学处处于于失失重重状状态态C在在10 s20 s内内，该该同同学学所所受受的的支支持持力力在在减减小小，该该同同学的机械能在减小学的机械能在减小D在在20 s25 s内内，观观光光电电梯梯在在加加速速下下降降，该该同同学学处处于于超重状超重状态态2021/8/11 星期三19
19、专题二专题二 要点热点探究要点热点探究例例2A【解解析析】由由图图象象可可知知，在在510 s内内电电梯梯匀匀速速上上升升，该该同同学学对对电电梯梯底底板板的的压压力力等等于于他他所所受受的的重重力力，选选项项A正正确确；在在05 s内内，观观光光电电梯梯在在加加速速上上升升，该该同同学学处处于于超超重重状状态态，选选项项B错错误误；在在2025 s内内，观观光光电电梯梯在在加加速速下下降降，该该同同学学处处于于失失重重状状态态，选选项项D错错误误，在在1020 s内内，电电梯梯减减速速上上升升，且且加加速速度度大大小小a0.2 m/s2，由由牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知，支持力向上，做正
20、功，故机械能增加，选项支持力向上，做正功，故机械能增加，选项C错误错误2021/8/11 星期三20专题二专题二 要点热点探究要点热点探究【点点评评】(1)在在涉涉及及图图象象的的运运动动问问题题的的分分析析中中，根根据据图图象象还还原原物物理理运运动动过过程程和和情情景景对对分分析析问问题题非非常常重重要要，这这往往往往需需要要通通过过画画出出运运动动示示意意图图帮帮助助建建立立空空间间图图景景；(2)要要注注意意对对图图象象信信息息的的准确解读准确解读2021/8/11 星期三21专题二专题二 要点热点探究要点热点探究探究点三动力学综合问题探究点三动力学综合问题传传送送带带问问题题是是最最
21、常常见见的的动动力力学学综综合合问问题题对对此此类类问问题题的的分分析析要要特特别别注注意意以以下下几几点点：(1)涉涉及及传传送送带带的的运运动动问问题题中中加加速速度度是是对对地地加加速速度度，而而速速度度一一定定要要分分清清楚楚是是对对地地的的还还是是对对传传送送带带的的，在在运运动动学学公公式式(速速度度公公式式和和位位移移公公式式)中中出出现现的的运运动动参参量量必必须须都都是是对对地地的的；(2)把把物物体体轻轻放放(指指物物体体对对地地初初速速为为零零)到到匀匀速速传传动动的的传传送送带带上上后后，到到物物体体和和传传送送带带获获得得共共同同速速度度的的时时间间内内物物体体的的对
22、对地地位位移移等等于于传传送送带带传传动动位位移移的的二二分分之之一一；(3)对对倾倾斜斜传传送送带带问问题题一一定定要要注注意意受受力力分分析析和和转转折折点点的的确确定定，例例如如物物体体速速度度和和传传送送带带速速度度相相等等时时刻刻就就是是物物体体和和传传送送带带间间摩摩擦擦力力发发生生突突变变的的时时刻刻2021/8/11 星期三22专题二专题二 要点热点探究要点热点探究2只只有有构构成成“物物体体组组”的的每每一一个个物物体体都都处处于于平平衡衡状状态态(静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动状状态态)，才才能能说说“物物体体组组”处处于于平平衡衡状状态态，才才能能把把“物物体体组组
23、”作作为为一一个个整整体体应应用用平平衡衡条条件件来来求求解解整整体体与与外外界界的的作作用用力力如如一一个个物物体体在在斜斜面面上上匀匀速速下下滑滑，我我们们就就可可以以说说物物体体与与斜斜面面构构成成的的“物物体体组组”处处于于平平衡衡状状态态；如如果果物物体体加加速速或或减减速速下下滑滑，则则“物物体体组组”不不是是处处于于平平衡衡状状态态所所以以对对物物体体组组平平衡衡状态的确定是准确应用整体法的前提状态的确定是准确应用整体法的前提2021/8/11 星期三23专题二专题二 要点热点探究要点热点探究例例3 3如如图图123所所示示是是建建筑筑工工地地常常用用的的一一种种“深深穴穴打打夯
24、夯机机”工工作作时时，电电动动机机带带动动两两个个紧紧压压夯夯杆杆的的滚滚轮轮匀匀速速转转动动将将夯夯杆杆从从深深为为h的的坑坑中中提提上上来来，当当两两个个滚滚轮轮彼彼此此分分开开时时，夯夯杆杆被被释释放放，最最后后杆杆在在自自身身重重力力作作用用下下，落落回回深深坑坑，夯夯实实坑坑底底然然后后两两个个滚滚轮轮再再次次压压紧紧，夯夯杆杆再再次次被被提提上上来来，如如此此周周而而复复始始地地工工作作已已知知两两个个滚滚轮轮边边缘缘线线速速度度v恒恒为为4 m/s，每每个个滚滚轮轮对对夯夯杆杆的的正正压压力力FN2104 N，滚滚轮轮与与夯夯杆杆间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.3，夯夯杆杆质质量
25、量m1103 kg，坑坑深深h6.4 m假假定定在在打打夯夯的的过过程程中中坑坑的的深深度度变变化化及及夯夯与与坑坑底底的的作作用用时时间间均均忽忽略略不不计计，且且夯夯杆杆底底端端升升到到坑坑口口时时，速度恰好，速度恰好为为零取零取g10 m/s2，求：，求：2021/8/11 星期三24专题二专题二 要点热点探究要点热点探究(1)夯夯杆杆上上升升过过程程中中被被滚滚轮轮释释放放时时的的速速度度为为多多大大？此此时时夯夯杆底端离坑底多高？杆底端离坑底多高？(2)打夯周期是多少？打夯周期是多少？2021/8/11 星期三25专题二专题二 要点热点探究要点热点探究【点点拨拨】(1)滚滚轮轮对对夯
26、夯杆杆有有几几个个作作用用力力？大大小小各各是是多多少？少？(2)夯杆上升过程中经历几个运动阶段？如何判定？夯杆上升过程中经历几个运动阶段？如何判定？例例3(1)4 m/s5.6 m(2)3.93 s【解析】【解析】(1)对对夯杆匀加速夯杆匀加速阶阶段由牛段由牛顿顿第二定律有第二定律有2FNmgmah1夯杆匀减速夯杆匀减速阶阶段段 h2由由于于h1h2h，所所以以杆杆上上升升过过程程为为先先加加速速，后后匀匀速速，再再减减速速至至零零，因因此此释释放放时时杆杆速速度度为为v4 m/s，此此时时杆杆离离坑坑底底hhh25.6 m.2021/8/11 星期三26专题二专题二 要点热点探究要点热点探
27、究(2)匀加速匀加速阶阶段由运段由运动动学公式有学公式有vat1设设匀速匀速阶阶段段经历时间为经历时间为t2，由运，由运动动学公式有学公式有hh1h2vt2匀减速匀减速阶阶段段vgt3下落下落阶阶段由自由落体运段由自由落体运动规动规律有律有 h联联立立以以上上各各式式代代入入数数据据解解得得打打夯夯周周期期为为tt1t2t3t43.93 s2021/8/11 星期三27专题二专题二 要点热点探究要点热点探究【点点评评】本本题题中中滚滚轮轮使使夯夯杆杆加加速速的的过过程程与与传传送送带带使使滑滑块块加加速速的的过过程程完完全全一一样样，其其实实质质就就是是传传送送带带问问题题，但但要要注注意意两
28、两个个滚滚轮轮各各给给夯夯杆杆一一个个竖竖直直向向上上的的摩摩擦擦力力，存存在在相相对对滑滑动，此时摩擦力由动，此时摩擦力由Ff FN决定决定2021/8/11 星期三28专题二专题二 教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题一一物物体体自自t0时时开开始始做做直直线线运运动动，其其速速度度图图线线如如图图所所示示下列下列选项选项正确的是正确的是()A在在06 s内，物体离出内，物体离出发发点最点最远为远为30 mB在在06 s内，物体内，物体经过经过的路程的路程为为40 mC在在04 s内，物体的平均速率内，物体的平均速率为为7.5 m/sD在在56 s内，物体所受的合外力做内，物体
29、所受的合外力做负负功功2021/8/11 星期三29专题二专题二 教师备用习题教师备用习题【解解析析】BC由由速速度度图图象象可可知知，物物体体的的运运动动情情况况为为：02 s向向正正方方向向做做匀匀加加速速直直线线运运动动，24 s做做匀匀速速直直线线运运动动，45 s做做匀匀减减速速直直线线运运动动，5 s末末速速度度减减为为零零，56 s向向负负方方向向做做匀匀加加速速直直线线运运动动因因速速度度图图线线与与t轴轴围围成成图图形形的的面面积积表表示示物物体体发发生生的的位位移移，所所以以可可知知物物体体在在6 s内内的的路路程程为为40 m，第第5 s时时物物体体离离出出发发点点最最远远，为为35 m,04 s内内的的平平均均速速率率为为 7.5 m/s，56 s物物体体做做加加速速运运动动，动动能能增增加加，由由动动能能定定理理知知合合外外力力做做正正功，综上分析功，综上分析BC选项正确选项正确【备备选选理理由由】本本题题为为典典型型的的运运动动图图象象问问题题，通通过过本本题题进一步巩固学生分析图象问题的方法和技巧进一步巩固学生分析图象问题的方法和技巧2021/8/11 星期三302021/8/11 星期三31