新教材高中物理必修一第四章-專題強(qiáng)化-運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)圖像問題課件

專題強(qiáng)化運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)圖像問題第四章

運(yùn)動和力的關(guān)系1.會分析力、加速度、速度隨時(shí)間的變化圖像.2.能結(jié)合圖像分析動力學(xué)問題.學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)探究隨堂演練專題強(qiáng)化練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN重點(diǎn)探究1.常見的圖像形式在運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)問題中，常見、常用的圖像是位移－時(shí)間圖像(x－t圖像)、速度－時(shí)間圖像(v－t圖像)和力－時(shí)間圖像(F－t圖像)等，這些圖像反映的是物體的運(yùn)動規(guī)律、受力規(guī)律，而不是代表物體的運(yùn)動軌跡.2.圖像問題的分析方法(1)把圖像與具體的題意、情景結(jié)合起來，明確圖像的物理意義，明確圖像所反映的物理過程.(2)特別注意圖像中的一些特殊點(diǎn)，如圖線與橫、縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩圖線的交點(diǎn)等所表示的物理意義.注意圖線的斜率、圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形面積的物理意義.例1

(多選)物體A、B、C均靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)量分別為mA、mB、mC，與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為μA、μB、μC，用平行于水平面的拉力F分別拉物體A、B、C，所得加速度a與拉力F的關(guān)系圖線如圖1中甲、乙、丙所示，則以下說法正確的是A.μA＝μB，mA＜mBB.μB＜μC，mB＝mCC.μB＝μC，mB＞mCD.μA＜μC，mA＜mC圖1√√√例2

(多選)給一物塊一定的速度使其沿粗糙斜面上滑，上升到斜面某一位置后，又自行滑下，該滑塊的v－t圖像如圖2所示，則由此可知(g取10m/s2，sin37°＝0.6)A.斜面傾角為30° B.斜面傾角為37°C.動摩擦因數(shù)μ＝0.5 D.動摩擦因數(shù)μ＝0.2圖2√√解析速度－時(shí)間圖像的斜率表示加速度，則由題圖可知，沿斜面上升時(shí)的加速度大小為a1＝10m/s2；沿斜面下滑時(shí)的加速度大小為a2＝2m/s2；根據(jù)牛頓第二定律得：上升時(shí)，有ma1＝mgsinθ＋μmgcosθ；下滑時(shí)，有ma2＝mgsinθ－μmgcosθ，由上述兩式解得θ＝37°，μ＝0.5.例3

質(zhì)量為60kg的消防隊(duì)員，從一根豎直的長直輕繩上由靜止滑下，經(jīng)2.5s落地.輕繩上端有一力傳感器，它記錄的輕繩受到的拉力變化情況如圖3甲所示，g取10m/s2，則：(1)消防隊(duì)員下滑過程中最大速度和落地速度大小各是多少？答案

4m/s

1m/s圖3解析消防隊(duì)員在t1＝1s內(nèi)以加速度a1勻加速下滑(mg>F1)，然后在t2＝2.5s－1s＝1.5s內(nèi)以加速度a2勻減速下滑(mg<F2).第一個(gè)過程，mg－F1＝ma1，vmax＝a1t1，得vmax＝4m/s第二個(gè)過程，mg－F2＝ma2，v＝vmax＋a2t2，得v＝1m/s.(2)在圖乙中畫出消防隊(duì)員下滑過程中的v－t圖像.答案

見解析圖解析v－t圖像如圖所示.例4

(2019·張家口市上學(xué)期期末)質(zhì)量為2kg的木板B靜止在水平面上，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A從木板的左側(cè)以某一初速度沿木板上表面水平?jīng)_上木板，如圖4甲所示.A和B經(jīng)過1s達(dá)到同一速度，之后共同減速直至靜止，A和B的v－t圖像如圖乙所示，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)A與B上表面之間的動摩擦因數(shù)μ1；答案0.2圖4－μ1mg＝ma1，解得μ1＝0.2.(2)B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ2；答案0.1解析由題圖乙知，AB在1～3s內(nèi)的加速度對AB由牛頓第二定律得，－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a3解得μ2＝0.1.(3)A的質(zhì)量；答案6kg解析由題圖乙可知B在0～1s內(nèi)的加速度對B由牛頓第二定律得，μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma2，代入數(shù)據(jù)解得m＝6kg.(4)物塊相對木板滑行的距離Δx.答案2m1.(圖像問題)(多選)(2020·濟(jì)寧市期末)如圖5甲所示，一質(zhì)量為m的滑塊放在粗糙的水平面上，滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)給滑塊一水平向右的初速度v0＝6m/s，同時(shí)給滑塊一水平向左的恒力F＝4N，若以滑塊的出發(fā)點(diǎn)為原點(diǎn)，取向右的方向?yàn)檎较颍陔娔X上描繪出滑塊速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，取g＝10m/s.下列說法正確的是123隨堂演練A.滑塊的質(zhì)量為2kgB.滑塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為0.2C.3s末滑塊返回到出發(fā)點(diǎn)D.4s末滑塊加速度大小為1m/s2圖5√√2.(圖像問題)(多選)如圖6甲所示，輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上，上端放置的物體(物體與彈簧不連接)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運(yùn)動，拉力F與物體位移x之間的關(guān)系如圖乙所示.g取10m/s2，下列判斷正確的是123A.物體與彈簧分離時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)B.彈簧的勁度系數(shù)為7.5N/cmC.物體的質(zhì)量為2kgD.物體的加速度大小為5m/s2圖6√√123解析物體與彈簧分離時(shí)，彈簧恢復(fù)原長，故A錯(cuò)誤；剛開始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力和彈力二力平衡，有mg＝kx；拉力F1為10N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有F1＋kx－mg＝ma；物體與彈簧分離后，拉力F2為30N，根據(jù)牛頓第二定律有F2－mg＝ma；代入數(shù)據(jù)解得m＝2kg，k＝500N/m＝5N/cm，a＝5m/s2，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確.3.(圖像問題)在水平地面上有一個(gè)質(zhì)量為4.0kg的物體，物體在水平拉力F的作用下由靜止開始運(yùn)動.10s后拉力大小減小為

，并保持恒定.該物體的速度－時(shí)間圖像如圖7所示(g取10m/s2).求：(1)物體所受到的水平拉力F的大??；答案9N圖7123解析物體的運(yùn)動分為兩個(gè)過程，由題圖可知兩個(gè)過程的加速度分別為a1＝1m/s2，a2＝－0.5m/s2對物體進(jìn)行受力分析，如圖甲、乙所示123對于兩個(gè)過程，由牛頓第二定律得F－Ff＝ma1聯(lián)立以上兩式解得F＝9N，F(xiàn)f＝5N(2)該物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)；答案0.125123解析由滑動摩擦力公式得Ff＝μFN＝μmg解得μ＝0.125.(3)物體在30s內(nèi)運(yùn)動的位移大小.答案150m123解析由v－t圖像知，物體運(yùn)動的位移等于圖線與t軸所圍的面積x＝

×30×10m＝150m.1.(多選)將物體豎直向上拋出，假設(shè)運(yùn)動過程中空氣阻力大小不變，其速度－時(shí)間圖像如圖1所示，則專題強(qiáng)化練123456789101112A.上升、下降過程中加速度大小之比為11∶9B.上升、下降過程中加速度大小之比為10∶1C.物體所受的重力和空氣阻力大小之比為9∶1D.物體所受的重力和空氣阻力大小之比為10∶1圖1√√解析由題圖可知，上升、下降過程中加速度大小分別為：a上＝11m/s2，a下＝9m/s2，由牛頓第二定律得：mg＋F阻＝ma上，mg－F阻＝ma下，聯(lián)立解得mg∶F阻＝10∶1，A、D正確.2.(多選)(2019·臨川一中期末)如圖2甲所示，地面上有一質(zhì)量為M的物體，用豎直向上的力F向上提它，力F變化而引起物體加速度變化的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為g，則下列說法正確的是123456789101112A.當(dāng)F小于圖乙中A點(diǎn)橫坐標(biāo)表示的值時(shí)，

物體的重力Mg>F，物體不動B.圖乙中A點(diǎn)的橫坐標(biāo)等于物體的重力值C.物體向上運(yùn)動的加速度和力F成正比D.圖線延長線和縱軸的交點(diǎn)B的縱坐標(biāo)等于－g圖2√√√解析當(dāng)0≤F≤Mg時(shí)，物體靜止，A正確；123456789101112當(dāng)F>Mg時(shí)，能將物體提離地面，此時(shí)，F(xiàn)－Mg＝Ma，a＝

－g，A點(diǎn)表示的意義為F＝Mg，B正確，C錯(cuò)誤；圖線的縱軸截距為－g，D正確.3.如圖3所示，滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長的固定斜面，從頂端下滑，直至速度為零.對于該運(yùn)動過程，若用h、x、v、a分別表示滑塊的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示時(shí)間，則下列圖像最能正確描述這一運(yùn)動規(guī)律的是123456789101112圖3√解析滑塊沿斜面向下做勻減速運(yùn)動，故滑塊下滑過程中，速度隨時(shí)間均勻變化，加速度a不變，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；1234567891011124.(多選)(2019·葛洲壩中學(xué)高一第一學(xué)期期末)放置于固定光滑斜面上的物塊，在平行于斜面向上的拉力F作用下，沿斜面向上做直線運(yùn)動.拉力F和物塊速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖4，g取10m/s2，則123456789101112A.第1s內(nèi)物塊受到的合外力為5.5NB.物塊的質(zhì)量為1kgC.斜面傾角為30°D.若第3s末撤去拉力F，物塊停止運(yùn)動

前加速度大小為5m/s2圖4√√√解析由題圖可知，在0～1s時(shí)間內(nèi)物塊做加速運(yùn)動，123456789101112設(shè)斜面傾角為θ，物塊質(zhì)量為m，分析物塊的受力情況，由牛頓第二定律得F合＝F1－mgsinθ＝ma ②其中F1＝5.5N在1～3s時(shí)間內(nèi)物塊做勻速運(yùn)動，F(xiàn)2＝mgsinθ＝5N ③由①②③得：m＝1kg，θ＝30°撤去拉力F后，物塊停止運(yùn)動前加速度大小為a′＝gsinθ＝5m/s2故選項(xiàng)B、C、D正確，A錯(cuò)誤.5.一物體在多個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果僅使其中某個(gè)力的大小逐漸減小到零，然后又從零逐漸恢復(fù)到原來大小(在上述過程中，此力的方向一直保持不變)，那么如圖所示的v－t圖像中，符合此過程中物體運(yùn)動情況的可能是123456789101112√123456789101112解析其中的一個(gè)力逐漸減小到零的過程中，物體受到的合力逐漸增大，則其加速度逐漸增大，速度—時(shí)間圖像中的斜率表示加速度，所以在力逐漸減小到零的過程中，圖像的斜率逐漸增大，當(dāng)這個(gè)力又從零逐漸恢復(fù)到原來大小時(shí)，合力逐漸減小，加速度逐漸減小，圖像的斜率逐漸減小，故D正確.6.(多選)(2019·重慶市高一期末)如圖5甲所示，長木板B固定在光滑水平面上，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A靜止疊放在B的最左端.現(xiàn)用F＝6N的水平力向右拉A，經(jīng)過5sA運(yùn)動到B的最右端，且其v－t圖像如圖乙所示.已知A、B的質(zhì)量分別為1kg、4kg，A、B間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2.下列說法正確的是123456789101112A.A的加速度大小為0.5m/s2B.A、B間的動摩擦因數(shù)為0.4C.若B不固定，B的加速度大小為1m/s2D.若B不固定，A運(yùn)動到B的最右端所用的時(shí)間為5s圖5√√√解析根據(jù)v－t圖像可知，物體A的加速度為：1234567故C正確；89101112以A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：F－μmAg＝mAaA代入數(shù)據(jù)得：μ＝0.4，故B正確；若B不固定，B的加速度為：由圖像知，木板B的長度為：1234567故D正確.89101112設(shè)A運(yùn)動到B的最右端所用的時(shí)間為t，根據(jù)題意可得：7.(多選)如圖6(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動的v－t圖線如圖(b)所示.若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出123456789101112A.斜面的傾角B.物塊的質(zhì)量C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度圖6√√√123456789101112123456789101112僅根據(jù)速度—時(shí)間圖像，無法求出物塊質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.8.如圖7所示，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1且足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F＝kt(k是常量)，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.下列反映a1和a2變化的圖線正確的是123456789101112圖7√1234567891011129.(多選)如圖8甲所示，一物體沿傾角為θ＝37°的足夠長的固定粗糙斜面由靜止開始運(yùn)動，同時(shí)受到水平向右的逐漸增大的風(fēng)力作用，水平風(fēng)力的大小與風(fēng)速成正比.物體在斜面上運(yùn)動的加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖乙所示，則(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)123456789101112A.當(dāng)風(fēng)速為3m/s時(shí)，物體沿斜面向下運(yùn)動B.當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí)，物體與斜面間無摩擦力作用C.當(dāng)風(fēng)速為5m/s時(shí)，物體開始沿斜面向上運(yùn)動D.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25圖8√√123456789101112解析由題圖乙可知物體的加速度隨風(fēng)速的增大而減小，當(dāng)風(fēng)速為零時(shí)，物體的加速度為a0＝4m/s2，對物體，沿斜面方向有mgsinθ－μmgcosθ＝ma0，解得μ＝0.25，D正確；物體由靜止開始沿斜面加速下滑，隨著風(fēng)速的增大，物體的加速度逐漸減小，但加速度的方向不變，物體仍然做加速運(yùn)動，直到風(fēng)速為5m/s時(shí)，物體的加速度減小為零，但物體具有沿斜面向下的速度，故物體仍沿斜面向下運(yùn)動，受到沿斜面向上的摩擦力，A正確，B、C錯(cuò)誤.10.如圖9甲所示，一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體放在粗糙水平地面上，從零時(shí)刻起，物體在水平力F作用下由靜止開始做直線運(yùn)動，在0～3s時(shí)間內(nèi)物體的加速度a隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.則123456789101112A.F的最大值為12NB.0～1s和2～3s內(nèi)物體加速度的方向相反C.3s末物體的速度最大，最大速度為8m/sD.在0～1s內(nèi)物體做勻加速運(yùn)動，2～3s內(nèi)

物體做勻減速運(yùn)動圖9√解析由圖像可知，物體在1～2s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動，a＝4m/s2，由牛頓第二定律得F－μmg＝ma，故F＝ma＋μmg＞12N，故A錯(cuò)誤；123456789101112由a－t圖像的特點(diǎn)知加速度一直為正，故B錯(cuò)誤；a－t圖像與時(shí)間軸圍成圖形的面積為Δv，而初速度為零，故3s末速度最大為8m/s，故C正確；整個(gè)過程中，物體一直做加速運(yùn)動，故D錯(cuò)誤.11.為了探究物體與斜面間的動摩擦因數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取一質(zhì)量為m的物體，使其在沿斜面方向的推力F作用下向上運(yùn)動，如圖10甲所示，通過力傳感器得到推力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，通過頻閃照相處理后得出速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙所示，若已知斜面固定且傾角α＝30°，重力加速度g取10m/s2.求：123456789101112圖10(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；解析0～2s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)1－mgsinα－μmgcosα＝ma1，1234567891011122s后，F(xiàn)2－mgsinα－μmgcosα＝ma2，a2＝0，(2)撤去推力F后，物體還能上升的距離(斜面足夠長).123456789101112答案

0.075m解析撤去推力F后，有－μmgcosα－m