1、专题二 牛顿运动定律与直线运动高频考点能力突破素养培优情境命题命 题 热 点 常 考 题 型(1)匀变速直线运动规律及应用；(2)牛顿运动定律及应用；(3)整体法、隔离法的应用；(4)实际情境中的直线运动(1)选择题(2)计算题 高频考点能力突破考点一 匀变速直线运动规律的应用 1基本公式 vv0at，xv0t+12 at2，v2 v022ax.2重要推论 v2v0+v2 v(利用平均速度求瞬时速度)；初、末速度平均值 v202+22；xaT2(用逐差法测加速度)3符号法则 选定正方向，将矢量运算转化为代数运算 4解决运动学问题的基本思路 例1 2022湖北卷我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节
2、省了出行时间假设两火车站W和G间的铁路里程为1 080 km，W和G之间还均匀分布了4个车站列车从W站始发，经停4站后到达终点站G.设普通列车的最高速度为108 km/h，高铁列车的最高速度为324 km/h.若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中，加速度大小均为0.5 m/s2，其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动，两种列车在每个车站停车时间相同，则从W到G乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为()A6小时25分钟B6小时30分钟 C6小时35分钟D6小时40分钟 答案：B 预测1 钢架雪车也被称为俯式冰橇，是2022年北京冬奥会的比赛项目之一运动员需要俯身平贴在雪橇上，以俯卧姿态滑行比
3、赛线路由起跑区、出发区、滑行区及减速区组成若某次运动员练习时，恰好在终点停下来，且在减速区AB间的运动视为匀减速直线运动运动员通过减速区时间为t，其中第一个t4时间内的位移为x1，第四个t4时间内的位移为x2，则x2:x1等于()A116B17 C15D13 答案：B 预测2 2022福建泉州高三联考如图为某轿车在行驶过程中，试图借用逆向车道超越客车的示意图，图中当两车相距L4 m时，客车正以v16 m/s速度匀速行驶，轿车正以v210 m/s的速度借道超车客车长L110 m，轿车长L24 m，不考虑变道过程中车速的变化和位移的侧向变化(1)若轿车开始加速并在3 s内成功超越客车L312 m后
4、，才能驶回正常行驶车道，其加速度多大？(2)若轿车放弃超车并立即驶回正常行驶车道，则至少要以多大的加速度做匀减速运动，才能避免与客车追尾？考点二 动力学基本规律的应用 动力学两类基本问题的解题思路 温馨提示 动力学中的所有问题都离不开受力分析和运动分析，都属于这两类基本问题的拓展和延伸 例2 2022浙江卷1月第24届冬奥会在我国举办钢架雪车比赛的一段赛道如图1所示，长12 m水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15.运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示)，到C点共用时5.0 s
5、若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 150.26(取g10 m/s2)，求雪车(包括运动员)(1)在直道AB上的加速度大小；(2)过C点的速度大小；(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小 预测3(多选)14岁的奥运冠军全红婵，在第14届全运会上再次上演“水花消失术”夺冠在女子10 m 跳台的决赛中(下面研究过程将全红婵视为质点)，全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5 m/s，竖直入水后到速度减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的阻力恒定，不计空气阻力，全红婵的体重为35 kg，重力加速度大小为g10 m/s2，则()A跳离跳台后上升阶段全红婵
6、处于失重状态 B入水后全红婵处于失重状态 C全红婵在空中运动的时间为1.5 s D入水后全红婵受到水的阻力为612.5 N 答案：AD 预测4 衢州市2022年5月1日起部分县、区超标电动车不得上道路行驶，新的电动自行车必须符合国标GB177612018的标准，新标准规定最高车速不能高于25 km/h，整车质量应当小于或等于55 kg，制动性能要符合如下规定：表1 制动性能 实验条件 实验速度km/h 使用的车闸 制动距离m 干态 25 同时使用前后车闸 7 单用后闸 15 湿态 16 同时使用前后车闸 9 单用后闸 19 某人体重m50 kg，骑着符合新标准、质量M50 kg的电动自行车在水
7、平路面行驶电动自行车的刹车过程可简化为匀变速直线运动(1)当遇到紧急情况时，若他同时使用前后车闸刹车，在干燥路面上该车的最小加速度是多少？此时受到的制动力是多大？(保留两位有效数字)(2)若此人私自改装电瓶输出功率，致使车速超标(其他条件不变)，当他以32 km/h速度在雨后的路面上行驶，遇见紧急情况，采取同时使用前后车闸方式刹车，则该车刹车后行驶的最大距离是多少？(3)根据你所学物理知识，分析电动自行车超速超载有什么危害？考点三 连接体问题 1处理连接体问题的常用方法 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，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力
8、，应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量 隔离法的 选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解 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，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力，即“先整体求加速度，后隔离求内力”2.连接体问题中常见的临界条件 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 绳子张力达到所承受的最大力 绳子刚好绷直与松弛 绳子张力为0 例3 2022全国甲卷如
9、图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为.重力加速度大小为g.用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前()AP的加速度大小的最大值为2g BQ的加速度大小的最大值为2g CP的位移大小一定大于Q的位移大小 DP的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小 答案：AD 预测5 如图所示，将一盒未开封的香皂置于桌面上的一张纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，香皂盒的移动距离很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验(示意图如图所示)，若香皂盒和纸板的质量分别为m1和m2，各
10、接触面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g.若本实验中，m1100 g，m25 g，0.2，香皂盒与纸板左端的距离d0.1 m，若香皂盒移动的距离超过l0.002 m，人眼就能感知，忽略香皂盒的体积因素影响，g取10 m/s2，为确保香皂盒移动不被人感知，纸板所需的拉力至少是()A1.41 NB1.42 N C1 410 ND1 420 N 答案：B 预测6 2022全国乙卷如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L.一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直当两球运动至二者相距35L时，它们加速度的大小均为()A5F
11、8mB2F5mC3F8mD3F10m 答案：A 预测7 如图所示，在倾角为30的光滑固定斜面上端系有一劲度系数为k100 N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为m8 kg的小球，球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变从t0时刻开始挡板A以加速度a1 m/s2沿斜面向下匀加速运动，则：(g10 m/s2)(1)t0时刻，挡板对小球的弹力多大？(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少？(3)小球向下运动多少距离时速度最大？素养培优情境命题实际情境中的直线运动 情境1 2022山东押题卷高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离，总长为1
12、9.6m某汽车以5 m/s的速度匀速进入识别区，ETC用0.3 s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，汽车又向前行驶了2 s司机发现自动栏杆没有抬起，于是紧急刹车，汽车恰好没有撞杆已知司机的反应时间和汽车系统的反应时间之和为0.8 s 则刹车的加速度大小约为()A2.52 m/s2 B3.55 m/s2 C3.75 m/s2D3.05 m/s2答案：D 解析：设刹车的加速度大小为a，则有x0 1+2+02 2 代入数据有19.65(0.320.8)522a 解得a3.05 m/s2，所以D正确；A、B、C错误 情境2 驾驶员看见过马路的人，从决定停车，直至右脚刚刚踩在制动器踏板
13、上经过的时间，叫反应时间，在反应时间内，汽车按一定速度匀速行驶的距离称为反应距离；从踩紧踏板(抱死车轮)到车停下的这段距离称为刹车距离；司机从发现情况到汽车完全停下来，汽车所通过的距离叫做停车距离如图所示，根据图中内容，下列说法中正确的是()A根据图中信息可以求出反应时间 B根据图中信息可以求出汽车的制动力 C匀速行驶的速度加倍，停车距离也加倍 D酒后驾车反应时间明显增加，停车距离不变 答案：A 情境3 2022浙江6月物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24角，长度l14 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动
14、摩擦因数均为29，货物可视为质点(取cos 240.9，sin 240.4)(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2.情境4 疫情期间，为了减少人与人之间的接触，一餐厅推出了一款智能送餐机器人进行送餐(如图甲)该款机器人的最大运行速度为4 m/s，加速度大小可调节在1 m/s2a3 m/s2范围内，要求：送餐过程托盘保持水平，菜碟与托盘不发生相对滑动，机器人到达餐桌时速度刚好为0.现把送餐过程简化为如图乙的直线情境图，已知机器人恰好以最大运行速度v4 m/s通过O处，
15、O与餐桌A相距x06m，餐桌A和餐桌F相距L16 m，机器人、餐桌都能看成质点，送餐使用的菜碟与托盘之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g10 m/s2.(1)在某次从O到餐桌A的过程中，机器人从O开始匀减速恰好到A停下，求机器人在此过程加速度a的大小(2)完成(1)问中的送餐任务后，机器人马上从A继续送餐到F，若要求以最短时间从A送餐到F，求机器人运行的最大加速度am和加速过程通过的位移x加解析：(1)从O点到A点，由运动公式0v22ax0，解得a0v22x0 4226 m/s243 m/s2，机器人在此过程加速度a的大小为43m/s2.(2)要想用时最短，则机器人先以最大加速度加速，然后匀速一段时间，再以最大加速度做减速到零最大加速度为amg2 m/s2，加速的位移为x加v22am4 m.