专题一 直线运动
考纲说明:
1.对基本概念如位移、速度、平均速度、加速度、惯性、超重和失重的理解和应用。
2.掌握匀变速直线运动的有关公式、推论以 ( http: / / www.21cnjy.com )及几种典型的匀变速直线运动规律,如自由落体运动、竖直抛体运动、刹车等,在具体问题中能够灵活应用这些公式和推论。
3、利用图像表示规律或应用图像解决问题的试题年年必考。
考纲展示
参考系、质点 I
位移、速度和加速度 Ⅱ
匀变速直线运动及其公式、图象 Ⅱ
2013年考纲与近几年考纲相比没有变化。
分析解读
本专题内容是整个物理学的基础.掌 ( http: / / www.21cnjy.com )握好运动学的概念、规律和研究物理问题的基本思路和方法,是进一步学好牛顿运动定律、带电粒子在电场和磁场中的运动、电磁感应等问题的铺垫.复习中应侧重于对基本概念和规律的理解.搞清知识的来龙去脉,弄清物理实质,养成良好的分析和解决问题的思维习惯,掌握物理学研究问题的方法,如构建理想化模型(质点)、数学方法(图象、公式、推理)、假设法及实验法等,同时,对同一问题应从不同角度(如一题多解)、不同形式(如解析法与图象法)进行研究与描述,从而达到对规律更好的理解与应用.
命题规律
1.考查内容:2012年,在全国各地高考试卷中,对匀变速直线运动概念和规律的考查共计2次;对运动图象和追及相遇问题的考查共计1次.
2.题型赋分:对匀变速直线运动规律的考查以选择题形式出现1次更多的是以综合题形式出现,以运动基础形式出现
3.能力层级:高考试题对本专题能力点的考查以理解和数学在物理中的应用为主,试题难度为容易.
4.考查形式:高考试题的考查形式主要有两种,一种是通过运动图象提供信息,进而分析物体的实际运动情况;另一种是以生活中运动材料为背景,考查公式、规律的应用.
命题趋势
1.热点预测:虽然2012年对直线运动单独命题不多,但是直线运动毕竟是基础运动形式,是永恒的热点. 2013年高考对本专题内容的考查仍将以图象问题和运动学规律的应用为主,题型延续选择题的形式,分值约为6分.
2.趋势分析:将会越来越突出地考查运动规律和运动图象在实际生活中的应用,在2013届高考复习中应予以高度关注.
高频考点
考点一:匀变速直线运动规律的应用
1、匀变速直线运动的规律基本公式:
2、推论:
(1)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,
(2)在一段时间t内,中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度,
(3)中间位移处的速度:
(4)初速度为零的匀加速直线运动(设T为等分时间间隔):
⑴、1T末、2T末、3T末……瞬时速度的比为
⑵、1T内、2T内、3T内……位移的比为
⑶、第一个T内,第二个T内,第三个T内……位移的比为
⑷、从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比
例1(2010年高考课标全国卷)短跑名将博 ( http: / / www.21cnjy.com )尔特在北京奥运会上创造了100 m和200 m短跑项目的新世界纪录,他的成绩分别是9.69 s和19.30 s.假定他在100 m比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15 s,起跑后做匀加速运动,达到最大速率后做匀速运动.200 m比赛时,反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100 m比赛时相同,但由于弯道和体力等因素的影响,以后的平均速度只有跑100 m时最大速率的96%.求:
(1)加速所用时间和达到的最大速率;
(2)起跑后做匀加速运动的加速度.(结果保留两位小数)
变式训练1(2011·丹阳 ( http: / / www.21cnjy.com ))为了测定一辆电动汽车的加速性能,研究人员驾驶汽车沿平直公路从标杆O处由静止启动,依次经过A、B、C三处标杆,如图所示.已知AB间的距离为L1,BC间的距离为L2.测得汽车通过AB段与BC段所用的时间均为t,将汽车的运动过程视为匀加速行驶.求标杆O与标杆A的距离.
考点二 对竖直上抛运动的理解
1.处理方法
(1)全程法
将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为g的匀减速直线运动.
(2)分阶段法
将全程分为两个阶段,即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段
例2一个氢气球以4 m/s2的加速度由 ( http: / / www.21cnjy.com )静止从地面竖直上升,10 s末从气球中掉下一重物,此重物最高可上升到距地面多高处?此重物从氢气球中掉下后,经多长时间落回到地面?(忽略空气阻力,g取10 m/s2)
变式训练2(2011年天津五校联考 ( http: / / www.21cnjy.com ))如图所示,小球沿足够长的斜面向上做匀变速运动,依次经a、b、c、d到达最高点e.已知ab=bd=6 m,bc=1 m,小球从a到c和从c到d所用的时间都是2 s,设小球经b、c时的速度分别为vb、vc,则( )
A.vb=1 m/s
B.vc=3 m/s
C.de=3 m
D.从d到e所用时间为4 s
考点三 x---t与v-t图象
要清楚地理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义.
(1)点:图线上的每一个点对应研究对象的一个状态,特别要注意“起点”、“终点”、“拐点”、“交点”,它们往往对应一个特殊状态.
(2)线:表示研究对象的变化过程和规律,如v-t图象中图线若为倾斜直线,则表示物体做匀变速直线运动.
(3)斜率:表示横、纵坐标两物理量 ( http: / / www.21cnjy.com )的比值,常有一个重要的物理量与之对应,用于定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢.如s-t图象的斜率表示速度,v-t图象的斜率表示加速度.
(4)面积:图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应.如v-t图象与横轴包围的“面积”表示位移大小.
(5)截距:表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的大小,由此往往能得到一个很有意义的物理量.
[温馨提示](1)s-t图象和v-t图象都只能描述直线运动.
(2)s-t图象和v-t图象的形状并不表示物体的运动轨迹.
例3.(2008宁夏理综)甲乙两车在公路上沿 ( http: / / www.21cnjy.com )同一方向做直线运动,它们的v-t图象如图所示.两图象在t=t1时相交于P点,P在横轴上的投影为Q,△OPQ的面积为S.在t=0时刻,乙车在甲车前面,相距为d.已知此后两车相遇两次,且第一次相遇的时刻为t′,则下面四组t′和d的组合可能是( )
A.t′=t1,d=S B.t′=t1,d=S
C.t′=t1,d=S D.t′=t1,d=S
变式训练3甲、乙两辆汽车在 ( http: / / www.21cnjy.com )平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t图象中(如图),直线a、b分别描述了甲、乙两车在0~20 s的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法中正确的是( )
A.在0~10 s内两车逐渐靠近 B.在10 s~20 s内两车逐渐远离
C.在5 s~15 s内两车的位移相等 D.在t=10 s时两车在公路上相遇
四、追及和相遇问题
1.追及与相遇问题的概述 ( http: / / www.21cnjy.com ):当两个物体在同一直线上运动时,由于两物体的运动情况不同,所以两物体之间的距离会不断发生变化,两物体间距越来越大或越来越小,这时就会涉及追及、相遇或避免碰撞等问题.
2.追及问题的两类情况
(1)若后者能追上前者,则追上时,两者处于同一位置,后者的速度一定不小于前者的速度.
(2)若后者追不上前者,则当后者的速度与前者相等时,两者相距最近.
3.相遇问题的常见情况
(1)同向运动的两物体追及即相遇.
(2)相向运动的物体,当各自发生的位移大小之和等于开始时两物体的距离时即相遇.
[温馨提示](1)在追及相遇问题中“速 ( http: / / www.21cnjy.com )度相等”(同向运动)是两物体相距最近或最远的临界点,后面的物体能否追上前者往往需要考虑此时的位置关系.
(2)在追及相遇问题中常有三类物理方程①位移关系方程;②时间关系方程;③临界关系方程.
例4甲车以10 m/s的速度在平直的公 ( http: / / www.21cnjy.com )路上匀速行驶,乙车以4 m/s的速度与甲车平行同向做匀速直线运动,甲车经过乙车旁边开始以0.5 m/s2的加速度刹车,从甲车刹车开始计时,求:
(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离;
(2)乙车追上甲车所用的时间.
答案:(1)36 m (2)25 s
变式训练4、在一条宽马路上某处有A ( http: / / www.21cnjy.com )、B两车,它们同时开始运动,取开始时刻为计时零点,它们的运动图象如图所示,那么在0~t4时间内的情景是( )
A.A车在0~t1时间内做加速直线运动,
在t1时刻改变运动方向
B.在t2时刻A车速度为零,然后反向运动,
此时两车相距最远
C.在t4时刻,A车追上B车
D.在t4时刻,两车相距最远
专题评估练习
一、选择题
1.(2011年苏州模拟)甲、乙两质点在同一直线上做匀加速直线运动的v-t图象如图所示,在3 s末两质点在途中相遇.由图象可知( )
A.相遇前甲、乙两质点的最远距离为2 m
B.相遇前甲、乙两质点的最远距离为4 m
C.出发前两质点的位置是乙在甲之前4 m
D.出发前两质点的位置是甲在乙之前4 m
2.(2010山东理综卷)物体以速度v匀 ( http: / / www.21cnjy.com )速通过直线上的A、B两点,所用时间为t.现在物体从A点由静止出发,先做匀加速直线运动(加速度为a1),到某一最大速度vm后立即做匀减速直线运动(加速度大小为a2),至B点速度恰好减为0,所用时间仍为t,则物体的( )
A.vm只能为2v,与a1、a2的大小无关
B.vm可为许多值,与a1、a2的大小有关
C.a1、a2须是一定的
D.a1、a2必须满足=
3、2012(重庆八中模拟)正在匀加 ( http: / / www.21cnjy.com )速沿平直轨道行驶的长为L的列车,保持加速度不变通过长度为L的桥.车头驶上桥时的速度为v1,车头经过桥尾时的速度为v2,则列车过完桥时的速度为( )
A. B.
C. D.
4、一石块从楼房阳台边缘处向下做自由落 ( http: / / www.21cnjy.com )体运动到达地面,把它在空中运动的时间分为相等的三段,如果它在第一段时间内的位移是1.2 m,那么它在第三段时间内的位移是( )
A.1.2 m B.3.6 m
C.6.0 m D.10.8 m
5.a、b两物体从同一位置沿同一直线运动,它们的速度图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.a、b加速时,物体a的加速度大于物体b的加速度
B. 20 s时,a、b两物体相距最远
C. 60 s时,物体a在物体b的前方
D. 40 s时,a、b两物体速度相等,相距200 m
6、某人在静止的湖面上竖直上抛 ( http: / / www.21cnjy.com )一小铁球,小铁球上升到最高点后自由下落,穿过湖水并陷入湖底的淤泥中一段深度.不计空气阻力,取向上为正方向,在下图中最能反映小铁球运动过程的是( )
在空中加速度相等,v-t图象为一条直线,在水中加速度a17.[2012·江苏卷] 将一只皮球竖 ( http: / / www.21cnjy.com )直向上抛出,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是( )
A B C D
图2
8.[2012·山东卷] 将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,v-t图象如图所示.以下判断正确的是( )
A.前3 s内货物处于超重状态
B.最后2 s内货物只受重力作用
C.前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同
D.第3 s末至第5 s末的过程中,货物的机械能守恒
9.[2012·天津卷] 如图甲所示,静止 ( http: / / www.21cnjy.com )在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,则( )
甲 乙
A.0~t1时间内F的功率逐渐增大
B.t2时刻物块A的加速度最大
C.t2时刻后物块A做反向运动
D.t3时刻物块A的动能最大
10.[2012·重庆卷] ( http: / / www.21cnjy.com )质量为m的人站在质量为2m的平板小车上,以共同的速度在水平地面上沿直线前行,车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比.当车速为v0时,人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下.跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计,则能正确表示车运动的v-t图象为( )
A B C D
二、计算题
11、(2011年全国新课标理综卷)甲 ( http: / / www.21cnjy.com )乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动, 加速度方向一直不变. 在第一段时间间隔内, 两辆汽车的加速度大小不变, 汽车乙的加速度大小是甲的两倍; 在接下来的相同时间间隔内, 汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍, 汽车乙的加速度大小减小为原来的一半. 求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比.
13、[2012·安徽卷] 质量为0. ( http: / / www.21cnjy.com )1 kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的v-t图象如图所示.球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的.设球受到的空气阻力大小恒为f,取g=10 m/s2,求:
(1)弹性球受到的空气阻力f的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.
图12