2019高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題系列之熱點專題突破專題7牛頓運動定律與圖象綜合問題學(xué)案

1、突破 7 牛頓運動定律與圖象綜合問題牛頓運動定律和圖像結(jié)合起來是牛頓運動定律解決動力學(xué)的常見題型。圖像是形象、直觀的反映物體規(guī)律的數(shù)學(xué)手段。利用圖像同時結(jié)合物理規(guī)律求解相應(yīng)的未知量時，對于物理圖像一般要注意四看：坐標(biāo)軸、截距、斜率、面積。一般來說，圖線上某點切線斜率表示一物理量隨另一量的瞬時變化率、兩點連線的斜率表示一物理量對另一物理量的平均變化率、該點與原點連線的斜率表示兩量的比值；面積表示兩量乘積所表示的物理量(或-無意義)，如 a-t 圖中面積表示速度的變化量、F-x 圖中面積表示功等，x-t 圖中面積無意1 常見的圖象有：vt圖象，at圖象，F(xiàn)t圖象，F(xiàn)a圖象等.2圖象間的聯(lián)系：加速度

2、是聯(lián)系vt圖象與Ft圖象的橋梁.3.圖象的應(yīng)用(1) 已知物體在一過程中所受的某個力隨時間變化的圖線，要求分析物體的運動情況.(2)已知物體在一運動過程中速度、加速度隨時間變化的圖線，要求分析物體的受力情 況.(3)通過圖象對物體的受力與運動情況進(jìn)行分析.4.解題策略(1) 弄清圖象斜率、截距、交點、拐點的物理意義.(2) 應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖象與公式”、“圖象與 物體”間的關(guān)系，以便對有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷.5.分析圖象問題時常見的誤區(qū)(1) 沒有看清縱、橫坐標(biāo)所表示的物理量及單位.(2) 不注意坐標(biāo)原點是否從零開始. 不清楚圖線的點、斜率、面積等的物理意義

3、.2(4)忽視對物體的受力情況和運動情況的分析.【典例 1】如圖，一物塊在t= 0 時刻滑上一固定斜面， 其運動的vt圖線如圖(b) 所示。若重力加速度及圖中的Vo、Vi、ti均為已知量，則可求出()A.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【答案】ACD入【解折】 由、 一 團(tuán)象可求知物塊沿斜面向上滑行時的抑速度犬小為燈二根據(jù)牛頓第二定律得觀芽血(1靜+咫血0=二同理向下滑行時前H F昭55=真兩式聯(lián)立得血I法藥亦，可見能計算出斜面的傾角日次及動摩揀因如選項入C：正確；物塊滑上斜面時的初速度口 已知向上滑行過程為勻減速貢線運動，末速度為n那

4、么平均速度為所以沿斜面向上滑行的最遠(yuǎn)距嘉 為 g 爭門根據(jù)斜面的傾斜角度可計算出向上涓行的最犬高度為如今-寺=巾囂,選項D jEfflj僅根據(jù)H圖象無法求出物塊的質(zhì)量，選項B錯誤。【典例 2】一個物塊置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F隨時間t變化的關(guān)系如圖(a)所示，速度v隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示.取g= 10 m/s2,求：(bJ312F10-11 i*154石hbH342-*pk卜2I0246 tino246 t(1)1 s 末物塊所受摩擦力的大小Ffi;(2)物塊在前 6 s 內(nèi)的位移大小x;(3)物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)【答案】(1)4 N (2)12 m (3)0.4

5、【解析】(1)從題圖(a)中可以讀出，當(dāng)t= 1 s 時，F(xiàn)f1=F1= 4 N由題圖(b)知物塊在前 6 s 內(nèi)的位移大小x=EQ * jc0 * Fo nt:Calibri * hps24 o(sup 11(22,EQ * jc0 * Font:Calibri * hps24 o(sup 11(2+4X4+4X4,2 m=12 m(3)從題圖(b)中可以看出，在t= 2 s 至t= 4 s 的過程中，物塊做勻加速運動，加速度EQ * jc0 * Fo nt:Calibri * hps24 o(sup 11(v大小為a=At,EQ * jc0 * Font:Calibri * hps24 o

6、(sup 11( v, t =EQ * jc0 * Fon t:Calibri * hps24 o(sup 11(42,EQ * jc0 * Font:Calibri * hps24 o(sup 11(4,2m/s2= 2 m/s2由牛頓第二定律得F2ymg= ma F3=Ff3=ymgEQ * jc0 * Fo nt:Calibri * hps24 o(sup 11(F2F3所以 m= a,EQ * jc0 * Font:Calibri * hps24 o(sup 11(F2F3,aEQ * jc0 * Fon t:Calibri * hps24 o(sup 11(122, EQ * jc0

7、 * Fon t:Calibri * hps24 o(sup 11(12EQ * jc0 * Fon t:Calibri * hps24 o(sup 11(F3mg,EQ * jc0 * Fo nt:Calibri * hps24 o(sup 11(F3,mg【典例 3】若貨物隨升降機運動的vt圖象如圖所示(豎直向上為正)，則貨物受到升 降機的支持力F與時間t8,2 kg=2 kg, u =8=2X10,8 ,2X10=0.44關(guān)系的圖象可能是()5C.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)D.物體的質(zhì)量【答案】ACD【答案】B、【解析】 由vt圖象可知：過程為向下勻加速直線運動（加速度向下，失重，F(xiàn)mg

8、;過程為向上勻加速直線運動（加速度向上，超重，F(xiàn)mg;過程為向上勻速直線運動（處于平衡狀態(tài),重，F(xiàn)mg。綜合選項分析可知選項F=mg；過程為向上勻減速直線運動B 正確。（加速度向下，失【典例 4】用一水平力F拉靜止在水平面上的物體，在F從 0 開始逐漸增大的過程中,加速度a隨外力F變化的圖象如圖所示，g= 10 m/s2，則可以計算出（）.A.B.物體與水平面間的最大靜摩擦力F為 14 N 時物體的速度6【解析】 由帛-F團(tuán)象可知，拉力在：衛(wèi)之前抑速度都杲山因此可知最大靜摩撫力為7 N,選項A正確再由團(tuán)象可知，當(dāng)F=7N時,加速度為Q5 m外當(dāng)F=14N時，加速度fe4m門即冏一陽g=瑕 g

9、匕_3喀=訊心可求得動摩換因數(shù)及物體的底崑 選項C口正確；物體運動為變加速運動且不知 隨時間如何變化，剛不能算出拉力為MX時物體的速度，選頊畐錯誤.【跟蹤短訓(xùn)】1.某物體質(zhì)量為 1 kg,在水平拉力作用下沿粗糙水平地面做直線運動，其速度-時間 圖象如圖所示，根據(jù)圖象可知（）A.物體所受的拉力總是大于它所受的摩擦力B. 物體在第 3 s 內(nèi)所受的拉力大于 1 NC. 在 03 s 內(nèi)，物體所受的拉力方向始終與摩擦力方向相反D. 物體在第 2 s 內(nèi)所受的拉力為零【答案】BC【解析】 由題圖可知，第 2 s 內(nèi)物體做勻速直線運動，即拉力與摩擦力平衡，所以選 項AD 錯誤；第 3 s 內(nèi)物體的加速度

10、大小為 1 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律可知物體所受合外 力大小為 1 N，所受拉力大于 1 N，選項 B 正確；物體運動過程中，拉力方向始終和速度方 向相同，摩擦力方向始終和運動方向相反，選項C 正確2.受水平外力F作用的物體，在粗糙水平面上做直線運動，其v t圖線如圖 2 所示,則下列說法正確的是（）.27A.在 0ti時間內(nèi)，外力F大小不斷增大B.在ti時刻，外力F為零C.在tit2時間內(nèi)，外力F大小可能不斷減小D.在tit2時間內(nèi)，外力F大小可能先減小后增大【答案】CD（解折】 葉上時間內(nèi)，物體先做勻加速直線運動，然后做加速度減小的加速運動，由優(yōu)先恒定不變后減小，可知外尢I先恒定不變后不

11、斷;威小代錯；由圖線斜率可知1時刻的扣速度為零，故 外力大小等于摩揀力大小，E錯,W時間內(nèi)，物體做加速度増犬的減速運動，若外力方向與物體運動方 向相同卜由直增大，可知外力逐漸減小，若外力方冋與物體運動方向相反，由尹+比=叫血増犬可如外力逐漸塔尢，又由于在匚時刻，外力聲大小等干摩扌勳 丹的大小，所次F可能先與物體運動方向相同，犬小逐漸減小，颯小到門后再反向逐漸増犬，故 JD對.3.以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比，下列用虛線和實線描述兩物體運動的vt圖象可能正確的是（）8壯【答案】D【解析】 不受空氣阻力的物體

12、，運動過程中加速度不v-r團(tuán)象為團(tuán)中虛線所示。受空氣阻力大M 小與速率成正比關(guān)系的物體，上升過程中：卍g+d=叱，:g+開始時加速度最犬丿上升過程中a始7H終大于g, T-/1象斜率均大于虛線斜率，只有選項D符合題意。4.（多選）如圖甲所示，物體原來靜止在水平面上，用一水平力F拉物體，在F從 0 開始逐漸增大的過程中， 物體先靜止后做變加速運動，其加速度a隨外力F變化的圖象如圖乙所示。根據(jù)圖乙中所標(biāo)出的數(shù)據(jù)可計算出（g取 10 m/s2）（）A.物體的質(zhì)量為 1 kgB.物體的質(zhì)量為 2 kgC.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.3D.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5【答案】BC【解析】 物體

13、的受力如圖所示,9在力F從 0 增大到 7 N 之前物體靜止，在 7 N 時運動狀態(tài)發(fā)生變化，由牛頓第二定律得FFf=ma代入圖乙中Fi= 7 N 和F2= 14 N 及對應(yīng)的加速度ai= 0.5 m/s 和a2= 4 m/s，解 得 m= 2 kg ,F= 6 N , A錯誤，B 正確；Ff=卩FN=mg貝U卩=0.3 , C 正確，D 錯誤。105.將一質(zhì)量不計的光滑桿傾斜地固定在水平面上，如圖甲所示，現(xiàn)在桿上套一光滑的小球，小球在一沿桿向上的拉力F的作用下沿桿向上運動。該過程中小球所受的拉力以及小球的速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙、丙所示。g= 10 m/s2。則下列說法正確的是（）A.在 24 s 內(nèi)小球的加速度大小為0.5 m/sB.小球質(zhì)量為 2 kgC.桿的傾角為 30