摘要:矢量与标量区分:矢量既有大小又有方向,如位移、速度、加速度;标量只有大小无方向,如时间、路程。此知识点对应第 1 题,直接考查各物理量的属性分类。位移与路程:位移是由初位置指向末位置的有向线段,路程是物体运动轨迹的长度。如第 2 题中百米赛跑(直道),位移大小
一、运动的描述
(一)基本物理量
矢量与标量区分:矢量既有大小又有方向,如位移、速度、加速度;标量只有大小无方向,如时间、路程。此知识点对应第 1 题,直接考查各物理量的属性分类。
位移与路程:位移是由初位置指向末位置的有向线段,路程是物体运动轨迹的长度。如第 2 题中百米赛跑(直道),位移大小等于路程(100m);第 3 题中跑一圈回到出发点,路程为 400m,位移为 0,体现了两者在 “往返运动” 和 “直线单向运动” 中的差异。
(二)速度 - 时间(v-t)图像
加速度计算:v-t 图像斜率表示加速度,公式为\(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\)。第 4 题通过不同时间段(0~4s、4~10s、10~13s 等)的斜率计算,考查加速度大小比较,如 4~10s 斜率为 0,加速度为 0;10~13s 与 13~20s 斜率绝对值对比,判断加速度大小关系。
位移计算:v-t 图像与时间轴围成的面积表示位移。第 5 题据此计算不同时间段位移,如 0~4s 为三角形面积(\(\frac{1}{2}\times4\times8 = 16m\)),10~13s 为梯形面积(\(\frac{1}{2}\times(8 + 12)\times3 = 30m\))。
二、匀变速直线运动
(一)运动规律与公式应用
基本公式:包括速度公式\(v = v_0 + at\)、位移公式\(x = v_0t + \frac{1}{2}at^2\)、速度 - 位移公式\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)。
第 12 题:小球竖直上抛,先匀减速到最高点(\(v=0\)),再自由落体,利用对称性可知 2s 内回到出发点,位移为 0;第 13 题通过初末速度(向上 10m/s、向下 10m/s)计算速度变化量\(\Delta v = -20m/s\)。
第 24 题:自由落体运动(\(v_0=0\)),用\(v = gt\)求 1s 末速度(10m/s),用\(x = \frac{1}{2}gt^2\)求 1s 内位移(5m);第 25 题:汽车匀加速过标线,用\(L = v_A t_A + \frac{1}{2}a t_A^2\)求初速度\(v_A\),用\(v_B^2 - v_A^2 = 2ax\)求 A、B 间距。
运动图像定性分析:
速度 - 时间(v-t)图像:匀变速运动为倾斜直线(加速度恒定),如第 14 题,小球先减速后反向加速,图像为一条倾斜直线。
位移 - 时间(x-t)图像:匀变速运动为抛物线,如第 15 题,上升阶段\(x = v_0t - \frac{1}{2}gt^2\)、下降阶段自由落体,图像呈抛物线形态。
三、相互作用
(一)受力分析
受力判断:明确物体所受实际力(不包含 “下滑力” 等效果力)。第 6 题中货箱在斜面受重力、支持力、推力、滑动摩擦力,排除 “压力”(受力物体错误)、“下滑力”(效果力)等干扰选项。
相互作用力与平衡力:相互作用力大小相等、方向相反(如货箱对木板的压力与木板对货箱的支持力),第 7 题据此判断 C、D 错误;滑动摩擦力大小取决于动摩擦因数和正压力(\(f = \mu N\)),货箱运动中\(\mu\)和N不变,故摩擦力不变,排除 A 选项。
(二)摩擦力计算
滑动摩擦力公式:\(f = \mu N\),关键是确定正压力N的大小。
斜面场景:第 8 题中货箱垂直斜面方向平衡,\(N = mg\cos\theta\);第 9 题减小\(\theta\),\(\cos\theta\)增大,故f增大;第 10 题三个货箱m、\(\mu\)、\(\theta\)均相同,故\(f_{f1}=f_{f2}=f_{f3}\)。
水平场景:第 21 题中木板拉动时,物块静止,静摩擦力随拉力变化;2.0s 后物块滑动,滑动摩擦力与木板运动状态无关,传感器示数等于滑动摩擦力;第 26 题:推力斜向下时,\(N = mg + F\sin\theta\),\(f = \mu N\),对比水平分力\(F\cos\theta\)判断运动状态(匀速或静止)。
静摩擦力临界条件:最大静摩擦力等于滑动摩擦力,第 26 题(2)中当\(\cos\theta - \mu\sin\theta 60^\circ\))时,无论F多大,\(F\cos\theta \leq \mu(mg + F\sin\theta)\)恒成立,货箱静止。
(三)弹簧弹力与形变量关系
胡克定律:\(F = kx\),\(F-x\)图像斜率为劲度系数k。第 23 题(1)中图像斜率\(k = \frac{1.5N}{0.06m} = 25N/m\)。
劲度系数影响因素:弹簧劲度系数与长度成反比,第 23 题(2)中指针固定在弹簧中间(B 点),相当于 “短弹簧”,串联后总劲度系数变小,故 B 点测得的k比末端(A 点)偏大。
四、汽车刹车与安全距离(实际应用)
匀减速刹车模型:末速度\(v=0\),用\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)求安全距离,第 17 题中\(v_0=10m/s\)、\(a=-4m/s^2\),计算得安全距离 12.5m;用\(t = \frac{v - v_0}{a}\)求刹车时间,第 18 题中最小加速度(4m/s²)对应最长时间 2.5s。
刹车过程图像分析:第 19 题中,匀减速运动的\(x-t\)图像为抛物线(排除 A)、\(a-t\)图像为水平直线(排除 B)、\(v^2-x\)图像为倾斜直线(由\(v^2 = 2ax + v_0^2\),排除 C,选 D)。
五、拓展概念(加速度的变化率)
定义:加速度对时间的变化率\(j = \frac{\Delta a}{\Delta t}\),第 27 题(1)中由 a-t 图像斜率计算\(j = 2m/s^3\)。
速度变化量计算:a-t 图像与时间轴围成的面积表示速度变化量,第 27 题(2)中 0~3s 面积为\(\frac{1}{2}\times3\times6 = 9m/s\),即\(\Delta v = 9m/s\);第 27 题(3)中 v-t 图像斜率为加速度(随时间减小),故图像为 “上凸的曲线”,3s 末速度为 9m/s。
来源:传奇的巨星马大仙