高考物理二轮复习专题一力与运动第2讲力与直线运动课件（57页PPT）

(共57张PPT)
第2讲　力与直线运动
1.会用多种方法灵活处理匀变速直线运动的问题。
2．掌握牛顿第二定律，会分析瞬时性问题、连接体问题，会应用牛顿运动定律解决运动的实际问题。
3．会分析运动学和动力学图像。
目标
要求
考点1
匀变速直线运动的规律
1．处理匀变速直线运动的常用方法
基本公式法、平均速度公式法、位移差公式法、比例法、逆向思维法、图像法等。
2．应注意的三类问题
(1)刹车类问题：对于刹车类问题，应先判断车停下所用的时间，再选择合适的公式求解，常用逆向思维法。
(2)双向可逆类运动问题：全过程加速度的大小和方向均不变，故求解时可对全过程列式，但需注意x、v、a等矢量的正负及物理意义。
(3)追及问题：关键是确定一个条件和两个关系
①一个临界条件：速度相等，它往往是能否追上、物体间距离最大或最小的临界条件，也是分析判断问题的切入点。
②两个关系：时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体运动的时间关系和位移关系是解题的突破口。
A
(2025·广东肇庆高三质检)在平直公路上，有甲乙两辆汽车同方向运动，甲汽车的速度是72 km/h，乙汽车的速度是108 km/h。
(1)若在t＝0时刻同时经过某一个路标A，乙汽车立即以大小为2 m/s2的加速度刹车，甲汽车始终以72 km/h的速度匀速运动，经过一段时间，甲乙两汽车又在路标B处相遇，求在路标A、B路段，甲乙两汽车之间的最大距离。
(2)若当乙汽车距离前方的甲汽车50 m时，乙汽车驾驶员发现了甲汽车，设甲乙两汽车驾驶员的反应时间均为Δt＝0.5 s。若乙汽车驾驶员发现甲汽车经反应时间Δt后，由于乙汽车刹车失灵只能采取鸣笛警告措施，甲汽车驾驶员听到鸣笛后经反应时间Δt后立即做匀加速运动，为了防止两车相撞，求甲汽车加速运动的最小加速度的大小。(保留3位有效数字，声音的传播时间忽略不计)
考向1　瞬时性问题
　(2025·湖南卷，5)如图，两带电小球的质量均为m，小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接，小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为60°，两球连线与轻绳的夹角为30°，整个系统在同一竖直平面内，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)
考点2
牛顿运动定律的应用
A．A球静止时，轻绳上拉力为2mg
B．A球静止时，A球与B球间的库仑力为2mg
C．若将轻绳剪断，则剪断瞬间A球加速度大小为g
D．若将轻绳剪断，则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小
解答瞬时性问题需要区分两类模型
(1)轻绳(轻杆、刚性面)模型：由于轻绳(轻杆、刚性面)发生微小形变，其弹力可以突变。弹力的突变情况应根据具体情境来判断。
(2)轻弹簧(橡皮筋)模型：由于轻弹簧(橡皮筋)发生明显形变，在两端都连有物体的情况下，其弹力不能突变。
?总结提升?
考向2　连接体问题
1．连接体问题中整体法与隔离法的选用技巧
整体法的
选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力
隔离法的
选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同，或者需要求出系统内物体之间的作用力
整体法、
隔离法的
交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度，且需要求出物体之间的作用力，可以先整体求加速度，后隔离求连接体内物体之间的作用力
2.常见连接体

三种情况中弹簧弹力、绳的张力大小相同且与接触面是否光滑无关
常用隔离法
常会出现临界条件
(2025·安徽卷，5)如图，装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上，木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动，木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0 kg，甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则在乙下落的过程中(　　)
A．甲对木箱的摩擦力方向向左
B．地面对木箱的支持力逐渐增大
C．甲运动的加速度大小为2.5 m/s2
D．乙受到绳子的拉力大小为5.0 N
C
解析：C　甲相对木箱向右运动，则甲受到木箱的摩擦力方向向左，由牛顿第三定律可知甲对木箱的摩擦力方向向右，A错误；对甲由牛顿第二定律有FT－μmg＝ma，对乙由牛顿第二定律有mg－FT＝ma，联立解得甲运动的加速度大小a＝2.5 m/s2，绳子拉力大小FT＝7.5 N，C正确，D错误；对木箱和滑轮整体受力分析，竖直方向上有FN＝Mg＋mg＋FT，可知地面对木箱支持力FN不变，B错误。
考向3　动力学中的临界极值问题
　(2025·广东东莞模拟)一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可不计，盘内放一个物体P处于静止。P的质量m＝12 kg，弹簧的劲度系数k＝800 N/m。现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，如图所示。已知在前0.2 s内F的大小是变化的，在0.2 s以后F是恒力，g取10 m/s2。求：
(1)未施加力F时，弹簧的压缩量？
(2)物体做匀加速直线运动的加速度大小？
(3)F的最小值是多少，最大值是多少？
(3)物体P与秤盘分离前，以物体P为对象，根据牛顿第二定律可得
F＋FN－mg＝ma
由于秤盘质量忽略不计，则有FN＝kx
由于压缩量逐渐减小，FN逐渐减小，则F逐渐增大；可知初始时刻F最小，则有
Fmin＋kx0－mg＝ma
解得Fmin＝90 N
当物体P与秤盘分离时，FN＝0，此时F最大，则有Fmax－mg＝ma
解得Fmax＝210 N。
答案：(1)0.15 m　(2)7.5 m/s2　(3)90 N　210 N
动力学中的临界问题及其临界条件
?总结提升?
临界问题 临界条件
接触与脱离 接触面间弹力等于0
恰好发生滑动 摩擦力达到最大静摩擦力
绳子恰好断裂 绳子张力达到所能承受的最大值
绳子刚好绷直或松弛 绳子张力为0
考点3
运动学和动力学图像
考向1　运动学图像
常见图像 斜率k 面积 两图像交点
x-t图像 — 表示相遇
v-t图像 位移x 表示此时速度相等，往往是距离最大或最小的临界点
a-t图像 — 速度变化量Δv 表示此时加速度相等
(2023·广东卷，3)铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。取竖直向上为正方向。下列可能表示激光关闭后铯原子团的速度v或加速度a随时间t变化的图像是(　　)
D
解析：D　铯原子团仅在重力的作用，加速度g竖直向下，大小恒定，在v-t图像中，斜率为加速度，故斜率不变，所以图像应该是一条倾斜的直线，故选项AB错误；因为加速度恒定，且方向竖直向下，故为负值，故选项C错误，选项D正确。
考向2　三种常见的动力学图像
F- t图像 思路一：分段求加速度，利用运动学公式求解
思路二：动量定理，图线与t轴所围面积表示F的冲量
F- x图像 思路一：分段求加速度，利用运动学公式求解
思路二：动能定理，图线与x轴所围面积表示力F做的功
a-F图像
(2024·广东卷，7)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向，木块的位移为y，所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F-y图像或y-t图像可能正确的是(　　)
B
过程中，木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以y-t图像斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，由对称性可知，返回过程木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，最后做匀减速直线运动回到原点，C、D错误。
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(建议用时：40分钟　满分：66分)
(选择题1～6题每题4分，7～11题每题6分，共54分)
[保分练——重基础]
1．(2025·广东六校联考)5月26日，2024自行车公开赛暨粤港澳大湾区青年自行车联赛(横琴站)在横琴粤澳深度合作区举行。此项联赛是广东省体育局联合各地市共同打造的重点赛事，也是粤港澳地区十大体育精品赛事之一，吸引了竞赛组1000名选手和业余组3500余名选手参加。比赛中，若甲、乙两选手运动的v-t图像如图，在t＝0时刻两车在赛道上初次相遇，则(　　)
限时规范
训练(二)
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A．0～t1时间内，乙的加速度越来越大
B．t1时刻，甲乙再次相遇
C．0～t1时间内，甲、乙之间的距离先增大后减小
D．t1～t2时间内，甲、乙之间的距离先减小后增大
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解析：D　v-t图像的图线斜率的绝对值表示加速度大小，则由题图可知0～t1时间内乙的加速度越来越小，A错误；由题图可知0～t1时间内，乙的速度大于甲的速度(t1时刻除外)，又t＝0时刻甲、乙两车在赛道上初次相遇，则0～t1时间内两者的距离一直增大，乙在前，甲在后，t1时刻两者速度相等，之后甲的速度大于乙的速度，两者距离开始减小，当甲追上乙后，两者距离逐渐增大，BC错误，D正确。
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B
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3．(2025·广东学业水平模拟)如图甲，若某人手持长为1.8 m的横杆匀速走向感应门，当人与感应门正中央水平距离为1.5 m时，两扇门从静止开始同时向两边平移，每扇门移动的v-t图像如图乙。若横杆始终平行于地面且与人的运动方向垂直，要使横杆顺利通过感应门，则人的最大速度为
(　　)
A．0.375 m/s B．0.5 m/s
C．0.75 m/s D．1.0 m/s
C
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4．(2025·广东佛山模拟)我国自主研制可重复使用的“双曲线二号”火箭在竖直方向做直线运动。若其运动全过程的v-t图像如图所示，其中ab段是直线，在t4～t5时段火箭悬停。已知空气阻力与速度大小有关，火箭燃料消耗对质量的影响不能忽略，取竖直向上为正方向，则下列说法正确的是(　　)
A．t1时刻火箭到达最高点
B．t2～t3时段火箭所受合力保持不变
C．t4～t5时段火箭所受推力逐渐变小
D．t5～t6时段表示火箭触地反弹
C
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解析：C　t1时刻火箭的速度竖直向上，此后火箭仍向上运动，因此t1时刻火箭没有到达最高点，A错误；t2～t3时段图像为直线，火箭的加速度不变，由于火箭的质量减小，由F＝ma可知，火箭所受的合力逐渐减小，B错误；t4～t5时段火箭悬停，则火箭所受的合力为零，火箭所受推力等于重力，由于火箭的质量减小，所以火箭所受的推力减小，C正确；t5～t6时段火箭的速度方向一直向下，所以该时段火箭没有触地反弹，D错误。
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5．(多选)(2025·广东深圳一模)如图，轻质弹簧左端与竖直墙拴接，右端紧靠物块(不拴接)，弹簧原长时右端的位置为A点。物块压缩弹簧至O点并锁定，OA＝x0。现解除锁定的同时将另一水平外力F作用在物块上，使之向右匀变速运动。已知物块与地面间的滑动摩擦力大小恒定，则弹簧右端到达A点前外力F随位移的变化可能是(　 　)
BCD
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解析：BCD　物块向右匀加速运动过程中，水平方向受外力、滑动摩擦力和弹簧弹力作用，设向右运动的位移为x，由牛顿第二定律有F＋k(x0－x)－Ff＝ma，解得F＝kx－kx0＋Ff＋ma，－kx0＋Ff＋ma可能大于、等于或小于零，即图像的纵截距可能大于、等于或小于零，BCD正确，A错误。
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6．(2025·广东广州高三调研)如图(a)所示，利用两根平行放置、粗细均匀的长直钢管将长方体砖块从高处运送到低处。图(b)为垂直于运动方向的截面图(砖块截面为正方形)，砖块放在两钢管间，下滑过程加速度大小为a1，受单根钢管作用的弹力、摩擦力大小分别为FN1、Ff1。若仅将两钢管间距增大一些，砖块在下滑过程中的加速度大小为a2，受单根钢管作用的弹力、摩擦力大小分别为FN2、Ff2，则(　　)
A．a1＝a2
B．FN1C．Ff1D．Ff1>Ff2
A
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[争分练——重技能]
7．(多选)(2025·广东韶关模拟)图甲所示的救生缓降器是一种可使人沿绳下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，从H＝26 m高的地方通过缓降器由静止开始下落，其下落过程的v-t图像如图丙所示，落地瞬间速度恰好减为零。假设工人加速和减速过程的加速度大小相等，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)
A．0～2 s内，工人处于失重状态
B．工人整个下降过程所用的时间为4.6 s
C．工人匀速下落的位移大小为5 m
D．全程缓降器对工人做正功
AB　
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8．(多选)(2025·广东汕头模拟)小钊同学站在连接计算机的压力传感器上完成下蹲、起立动作，压力传感器示数F随时间t变化的情况如图所示，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)
A．下蹲过程中，小钊加速度始终向下
B．起立过程中，小钊先超重后失重
C．6 s内小钊完成了两组下蹲、起立动作
D．下蹲过程小钊的最大加速度约为6 m/s2
BD
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解析：BD　由图可知，下蹲过程中，小钊先失重后超重，故小钊的加速度先向下，后向上，A错误；起立过程中，小钊先超重后失重，B正确；由图可知，6 s内小钊完成了一组下蹲、起立动作，C错误；由图可知，所受支持力不变时，小钊处于静止状态，F＝mg＝500 N，由图可知小钊下蹲过程中对传感器的最小压力约为Fmin＝200 N，由牛顿第二定律可得mg－Fmin＝ma，解得a＝6 m/s2，D正确。
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9．(多选)(2025·广东茂名一模)如图所示，质量为M的滑块A由静止开始从倾角为θ＝30°的固定斜面上滑下，下滑t0时间后与另一个质量同为M的静止拴在轻质弹簧上端的滑块B发生碰撞(碰撞时间极短)，且碰撞后A、B粘在一起。已知A、B初始位置的竖直高度差为h0。以滑块A出发点为原点，取沿斜面向下为正方向，滑块A的位移为x，运动的速度为v，加速度为a，运动时间为t，忽略空气阻力、两滑块与斜面间的摩擦力，两滑块可看成质点，弹簧始终在弹性限度内。关于滑块A从出发到运动到最低点的过程中，以下图像可能正确的是(　　)
BC
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10．(多选)为了测试某种遥控玩具小汽车的性能，生产厂家用两辆完全相同的小车a、b进行测试。 t＝0时刻让两玩具小车并排同向行驶，其中小车a做匀加速直线运动，其x-t图像如图甲所示，小车b的x-v2图像如图乙所示，则(　 　)
A．t＝0时刻a车的速度大小为1 m/s
B．两车速度相等时相距4 m
C．两车在途中相遇时，b车的速度大小为2 m/s
D．b车停止运动时，a车在其前方12 m处
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11．(多选)(2025·广东毕业班调研)如图所示，旅客在站台候车线处候车，相邻候车线间的距离以及每节车厢的长度均为L。列车进站时，从1号车厢的前端入口a点经过5号候车线时开始计时，到2号车厢的前端入口b点经过5号候车线时，所用的时间为T，列车停下时a点恰好正对1号候车线。若列车进站时做匀减速直线运动，则下列说法正确的是(　　)
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[满分练——重培优]
12．(12分)(2025·广东广州毕业班综合测试)如图，粗细均匀、长为L＝80 cm的直杆竖直固定，杆下端距地面高度为H；杆上套有直径d＝6 cm的A、B两个相同的球，每个球与杆之间的滑动摩擦力大小等于球重的2倍。初始时，A、B两球静止在杆上，A球顶端与杆上端齐平，B球在A球下方，两者刚好接触。现仅让B球获得向下的初速度v＝4 m/s，同时由静止释放杆。杆落地前已与B球共速，杆下端落地后瞬间被固定。
若B落地则B不再反弹。已知杆质量为球质量的2倍，最大静摩擦
力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求释放杆时，B的加速度大小；
(2)求杆从释放到与B共速过程，杆下落的高度；
(3)若A、B不发生碰撞，分析H应该满足的条件。
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