適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第1章運(yùn)動(dòng)的描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究研專項(xiàng)素養(yǎng)提升課件

研專項(xiàng)素養(yǎng)提升第一章一、情境化主題突破:交通安全類問題分析(一)【背景資料】近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長,交通運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展,道路交通已與人們的生活密不可分。但交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展在便利人們生活的同時(shí),也存在著安全隱患。每年有很多人為因素導(dǎo)致的交通事故,比如未按規(guī)定讓行、無證駕駛、酒后駕駛、違反交通信號(hào)通行等。根據(jù)物理核心素養(yǎng)要求,要能應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的觀念正確解釋交通安全現(xiàn)象,綜合應(yīng)用所學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決這類實(shí)際問題。從而提升科學(xué)思維素養(yǎng),具有安全意識(shí),促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感,警鐘長鳴,注意交通安全?！究枷蚍治觥糠治鼋煌ㄟ`法事例,警示我們遵守交通法規(guī),珍惜生命。在交通安全問題的分析中,要用到物理規(guī)律,像勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系等,是?？汲Ｐ碌膬?nèi)容。在這里我們僅就交通安全中的運(yùn)動(dòng)情境類問題進(jìn)行練習(xí),強(qiáng)化基礎(chǔ),提升能力?！景咐骄俊肯旅娴膱D表是部分停車距離的數(shù)據(jù)。車速/(km·h-1)反應(yīng)距離/m剎車距離/m停車距離/m40101020601522.537.580

請(qǐng)根據(jù)上面的表格回答下列問題(本題中的路面情況和車輛性能均相同,剎車時(shí)的加速度不變):(1)如果駕駛員的反應(yīng)時(shí)間相同,請(qǐng)?jiān)诒砀裰刑钌蠈?duì)應(yīng)的數(shù)值。(2)超速是一種很危險(xiǎn)的駕駛行為,一位司機(jī)發(fā)現(xiàn)前面80m處有一障礙物,此時(shí)他的車速為108km/h,請(qǐng)通過定量計(jì)算看他能否避免車禍的發(fā)生?(3)酒后駕車是一種危害性很大的違法行為,由于酒精的作用,人的反應(yīng)時(shí)間延長,發(fā)生交通事故的概率大大增加。一名喝了酒的駕駛員,發(fā)現(xiàn)前面60m處有一隊(duì)學(xué)生正在橫過馬路,此時(shí)他的車速為72km/h,而他的反應(yīng)時(shí)間比正常時(shí)長了0.6s,請(qǐng)問他能否避免慘劇的發(fā)生?審題指導(dǎo)在駕駛員的反應(yīng)時(shí)間內(nèi),汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。汽車剎車過程做勻減速直線運(yùn)動(dòng),可以看成反向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)來處理。答案

(1)20

40

60

(2)不能避免

(3)不能避免解析

(1)在駕駛員的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),x=v0t,反應(yīng)時(shí)間一定,當(dāng)初速度為80

km/h時(shí),初速度是40

km/h的2倍,則反應(yīng)距離是10

m的2倍,所以s3=20

m剎車后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),x'=,當(dāng)初速度為80

km/h時(shí),初速度是40

km/h的2倍,剎車時(shí)的加速度不變,則剎車距離是10

m的4倍,所以x3=40

m停車距離L3=s3+x3=20

m+40

m=60

m。(2)車速108

km/h是40

km/h的2.7倍與車速為40

km/h時(shí)比較可知反應(yīng)距離為10×2.7

m=27

m剎車距離為10×2.72

m=72.9

m停車距離為27

m+72.9

m=99.9

m因?yàn)?9.9

m>80

m,所以不能避免車禍?！緞?chuàng)新訓(xùn)練】強(qiáng)行超車是道路交通安全的極大隱患之一。下圖是汽車超車過程的示意圖,汽車甲和貨車均以36km/h的速度在路面上勻速行駛,其中甲車車身長L1=5m、貨車車身長L2=8m,貨車在甲車前s=3m處。若甲車司機(jī)加速從貨車左側(cè)超車,加速度大小為2m/s2。假定貨車速度保持不變,不計(jì)車輛變道的時(shí)間及車輛的寬度。(1)求甲車完成超車至少需要多長時(shí)間。(2)若甲車開始超車時(shí),看到道路正前方的乙車迎面駛來,此時(shí)二者相距110m,乙車速度為54km/h。甲車超車的整個(gè)過程中,乙車速度始終保持不變,請(qǐng)通過計(jì)算分析甲車能否安全超車。答案

(1)4s

(2)見解析解析

(1)設(shè)甲經(jīng)過時(shí)間t剛好完成超車,在時(shí)間t內(nèi)甲車位移x1=v1t+at2貨車位移x2=v2t根據(jù)幾何關(guān)系x1=x2+L1+L2+s代入數(shù)據(jù)得t=4

s即甲車最短的超車時(shí)間為4

s。(2)在最短4

s內(nèi)甲車位移x1=56

m乙車位移x3=v3t=60

m由于x1+x3=116

m>110

m,故甲車不能安全超車。二、典型物理模型指導(dǎo)突破:空中拋體相遇模型【模型概述】1.兩個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)(1)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和方向相同,因此必須從一上一下兩個(gè)位置釋放,且上面的物體先釋放,下面的物體后釋放;(2)若以下面物體為參考系,則先釋放的上面物體相對(duì)下面物體以速度v=gt做勻速運(yùn)動(dòng),其中t為兩物體釋放的時(shí)間差。2.自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)(1)開始時(shí)為相向運(yùn)動(dòng),兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度相同,對(duì)于做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體,注意其運(yùn)動(dòng)過程所具有的往返性和對(duì)稱性特點(diǎn);(2)若兩物體同時(shí)開始運(yùn)動(dòng),則上拋物體相對(duì)于自由下落物體做速度為v0的勻速運(yùn)動(dòng),相遇時(shí)間t=,其中v0為豎直上拋運(yùn)動(dòng)的初速度,h為開始運(yùn)動(dòng)時(shí)兩物體間的距離。3.兩個(gè)豎直上拋運(yùn)動(dòng)在同一點(diǎn)以相同初速度豎直上拋的兩個(gè)物體必須在不同時(shí)刻拋出,且只能是處于下落階段的物體與處于上升階段的物體相遇?！究枷蚍治觥孔杂陕潴w運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)是高考的基礎(chǔ)應(yīng)用考點(diǎn),是勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的進(jìn)一步應(yīng)用,而空中拋體相遇模型是這類問題的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn),雖然直接考這類模型的考題較少,但其中的科學(xué)思維方法是?？嫉膬?nèi)容?！景咐骄俊繌牡孛嫔弦猿跛俣?v0豎直上拋一物體A,相隔Δt時(shí)間后又以初速度v0從地面上豎直上拋另一物體B,要使A、B能在空中相遇,則關(guān)于兩物體拋出的時(shí)間間隔Δt應(yīng)滿足的條件,下列說法正確的是(

)審題指導(dǎo)第一步:在同一坐標(biāo)系中作出兩物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的x-t圖像。第二步:利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),分析臨界狀態(tài)。答案

C解析

解法一

如圖所示,要A、B在空中相遇,必須使兩者相對(duì)于拋出點(diǎn)的位移相等,即要求A、B圖線必須相交,據(jù)此可從圖中看出:物體B最早拋出的臨界情形是物體B落地時(shí)恰好與A相遇;物體B最遲拋出的臨界情形是物體B拋出時(shí)恰好與A相遇。故要使A、B能在空中相遇,Δt應(yīng)滿足的條件為素養(yǎng)點(diǎn)撥

相遇和追及問題,主要的關(guān)系就是位移關(guān)系和時(shí)間關(guān)系,所以要想到用位移—時(shí)間圖像解題。通過位移—時(shí)間圖像分析豎直上拋運(yùn)動(dòng),要抓住豎直上拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)?！緞?chuàng)新訓(xùn)練】(2023山東濱州期末)如圖,某同學(xué)將A籃球以速度v豎直向上拋出到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),將B籃球也以速度v從同一位置豎直向上拋出。不計(jì)空氣阻力,A、B兩球均可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g。下列說法正確的是(

)B誤。根據(jù)Δv=gΔt可知,兩球各自拋出到相遇過程中,兩球運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相同,所以兩球速度的變化量不相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、重要科學(xué)思維方法指導(dǎo):轉(zhuǎn)化法在運(yùn)動(dòng)學(xué)問題中的應(yīng)用

所謂轉(zhuǎn)化法是指通過轉(zhuǎn)換研究對(duì)象、物理模型、物理過程、物理狀態(tài)、思維方式、空間角度等達(dá)到化繁為簡(jiǎn)、解決問題的目的。這種方法能充分展示解題者的想象設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造性思維品質(zhì),充分體現(xiàn)分析能力,通過巧解實(shí)現(xiàn)速解。轉(zhuǎn)化法是解決問題的一種重要策略。在運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的解題過程中,若按正常解法求解有困難時(shí),往往可以通過變換思維方式,轉(zhuǎn)換研究對(duì)象使解答過程簡(jiǎn)單明了。一、轉(zhuǎn)換研究對(duì)象——將多物體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單物體運(yùn)動(dòng)【案例探究】案例1.(2023浙江高三月考)雜技演員每隔相等的時(shí)間豎直向上拋出一個(gè)小球(不計(jì)一切阻力,小球間互不影響),若每個(gè)小球上升的最大高度都是1.8m,他一共有5個(gè)小球,要想使節(jié)目連續(xù)不斷地表演下去,根據(jù)該表演者的實(shí)際情況,在他的手中總要有一個(gè)小球停留,則每個(gè)小球在手中停留的時(shí)間應(yīng)為(g取10m/s2)(

)A.0.36s B.0.24s C.0.2s D.0.3s審題指導(dǎo)將多個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)通過思維轉(zhuǎn)換看成一個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)。

答案

D二、轉(zhuǎn)換思維方式——逆向思維法【案例探究】案例2.如圖所示,一冰壺以某一速度垂直進(jìn)入四個(gè)等寬的矩形區(qū)域,沿虛線做勻減速直線運(yùn)動(dòng),剛要離開第四個(gè)矩形區(qū)域的E點(diǎn)時(shí)冰壺速度恰好為零,冰壺通過前三個(gè)矩形的總時(shí)間為t,試通過所學(xué)知識(shí)分析并計(jì)算冰壺通過第四個(gè)矩形區(qū)域所用的時(shí)間是多少?(冰壺可視為質(zhì)點(diǎn))答案

t【創(chuàng)新訓(xùn)練】1.(2022浙江杭州期末)如圖所示,某次實(shí)驗(yàn)中,將完全相同的水球緊挨在一起水平排列,子彈恰好能穿出第四個(gè)水球,子彈在水球中沿水平方向視為做勻變速直線運(yùn)動(dòng),則(

)A.子彈依次穿過每個(gè)