第四章 专题强化　动力学图像问题课件PPT

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DISIZHANG第四章专题强化　动力学图像问题 学习目标1.会分析物体受到的力随时间变化的图像和速度随时间变化的图像，会结合图像解答动力学问题。2.熟练应用牛顿运动定律解决实际问题(重点)。常见的图像形式：在动力学问题中，常见的图像是v-t图像、F-t图像、a-F图像等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而不是物体的运动轨迹。 内容索引一、由运动学图像分析物体的受力情况二、由F-t(a-t)图像、F-x图像分析物体的运动情况专题强化练三、由a-F图像分析物体的受力或运动情况一由运动学图像分析物体的受力情况　给一物块一定的速度使其沿粗糙固定斜面上滑，上滑到斜面某一位置后，又自行滑下，该物块的v-t图像如图所示，则由此可知(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)A.斜面倾角为30°B.斜面倾角为53°C.动摩擦因数μ＝0.5D.动摩擦因数μ＝0.2√v-t图像的斜率表示加速度，则由题图可知，沿斜面上滑时的加速度大小为a1＝10 m/s2；沿斜面下滑时的加速度大小为a2＝2 m/s2；根据牛顿第二定律得，上滑时有mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1；下滑时有mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，由上述两式解得θ＝37°，μ＝0.5，故选C。　(2022·长沙市第一中学高一期末)建设房屋的起重机通过钢索将质量为m的建筑材料从地面竖直向上吊起，材料运动过程中的位移x随时间t的变化关系如图所示。材料受到的拉力大小为FT、速度大小为v。重力加速度为g，则A.0～t1内，v减小，FTmgC.t2～t3内，v减小，FT>mgD.t2～t3内，v减小，FTmg，故A错误；t1～t2内，斜率先增大后减小，速度先向上增大后向上减小，则拉力先大于重力后小于重力，故B错误；t2～t3内，斜率减小，速度减小，向上减速，加速度向下，根据牛顿第二定律可知拉力小于重力，故C错误，D正确。二由F-t(a-t)图像、F-x图像分析物体的运动情况　(2023·西安中学月考)质量为1 kg的物体只在力F的作用下运动，力F随时间t变化的图像如图所示，在t＝1 s时，物体的速度为零，则物体运动的v-t图像、a-t图像正确的是√第1 s内物体受力方向为负，t＝1 s时速度为0，则在前1 s内做减速运动，加速度为－1 m/s2，t＝0时，速度为1 m/s；第2 s内物体从速度为0做正向加速运动，加速度为2 m/s2；第2～4 s内做减速运动，加速度为－1 m/s2，故B正确。　如图甲所示，轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置的物体(物体与弹簧不连接)处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示。不计空气阻力，g取10 m/s2，下列判断正确的是A.物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态B.弹簧的劲度系数为7.5 N/cmC.物体的质量为2 kgD.物体的加速度大小为10 m/s2√物体与弹簧分离时，弹簧恢复原长，刚开始时物体处于静止状态，重力和弹力二力平衡，有mg＝kΔx；拉力F1为10 N时，根据牛顿第二定律有F1＋kΔx－mg＝ma；物体与弹簧分离后，拉力F2为30 N，根据牛顿第二定律有F2－mg＝ma；由题图乙可知Δx＝4 cm，代入数据解得m＝2 kg，k＝500 N/m＝5 N/cm，a＝5 m/s2，故A、B、D错误，C正确。三由a-F图像分析物体的受力或运动情况　如图甲所示，水平地面上有一质量为M的物体，用竖直向上的力F向上提它，力F变化引起物体加速度变化的函数关系如图乙所示，重力加速度大小为g，则下列说法不正确的是A.当F小于图乙中A点横坐标表示的值时， 物体的重力Mg>F，物体不动B.图乙中A点的横坐标等于物体的重力大小C.物体向上运动的加速度与力F成正比D.图线延长线和纵轴的交点B的纵坐标为－g√当0≤F≤Mg时，物体静止，A正确；当F>Mg时，能将物体提离地面，此时，F－Mg＝Ma，a＝ －g，A点表示的意义为F＝Mg，B正确，C错误；图线的纵轴截距为－g，D正确。图像问题的解题策略1.把图像与具体的题意、情景结合起来，明确图像的物理意义，明确图像所反映的物理过程。2.特别注意图像中的一些特殊点，如图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交点等所表示的物理意义。注意图线的斜率、图线与坐标轴所围图形面积的物理意义。3.应用物理规律列出与图像对应的函数关系式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。四专题强化练1.(2023·肇庆市第一中学高一阶段练习)排球是人们最喜爱的运动之一。运动员在原地向上做抛接球训练，排球在空中受到空气的阻力大小可视为不变，下列能反映排球上升和下落运动过程的图像是1234567891011基础强化练√上升阶段，排球在空中受到空气的阻力与重力方向相同，合力较大，下落阶段，排球在空中受到空气的阻力与重力方向相反，合力较小，故上升阶段的加速度比下落阶段的要大，方向相同，故A错误，B正确；由h＝ at2可知，上升所需的时间稍短，下落所需的时间稍长，且上升和下落运动方向相反，落回抛球点时，速度比抛出时稍小，且由上述分析可知，上升和下降的加速度均恒定，故C、D错误。12345678910112.(2022·如皋高一期末)某物体由静止开始运动，它所受到的合外力F随时间t变化的规律如图所示，则在0～t0这段时间的速度v随时间t变化的规律可能是1234567891011√1234567891011由题图知，合外力F减小，则加速度a减小，而物体由静止开始运动，则加速度与速度同向，物体做加速度逐渐减小的变加速直线运动，在t0时刻加速度为零，速度最大，故选D。3.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图像如图所示，则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F的大小分别为(g取10 m/s2)A.0.2　6 N B.0.1　6 NC.0.2　8 N D.0.1　8 N√1234567891011由v-t图像知a1＝1 m/s2，a2＝－2 m/s2，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1，－μmg＝ma2，解得μ＝0.2，F＝6 N，选项A正确。4.如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体加速度a随力F变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2。则A.加速度a与力F成正比B.物体在力F作用下做匀加速直线运动C.物体的质量为1 kgD.物体与水平面间的动摩擦因数为0.31234567891011√1234567891011a-F图像是不过原点的直线，所以a与F成线性关系，但不成正比，故A错误；物体在力F作用下做加速度增大的变加速直线运动，故B错误；设物体的质量为m，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，取图中数据代入后解得m＝2 kg，μ＝0.3，故C错误，D正确。5.(2022·皖西中学高一期末)粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动，水平拉力F及运动速度v随时间变化的图像如图甲和图乙所示。重力加速度g＝10 m/s2。以下说法正确的是A.第2 s内物体位移大小是4 mB.0～4 s过程中物体做匀变速直线运动C.物体的质量m＝5 kgD.物体与地面间的动摩擦因数为0.21234567891011√v-t图线与横轴围成的面积表示位移，由题图乙可知第2 s内物体位移为1234567891011由题图乙可知，物体在前2 s做匀加速直线运动，后2 s做匀速直线运动，故B错误；由牛顿第二定律可知前2 s内F1－μmg＝ma后2 s内F2＝μmg由题图甲可知F1＝15 NF2＝5 N解得m＝5 kgμ＝0.1，故C正确。12345678910116.物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA、mB、mC，与水平面间的动摩擦因数分别为μA、μB、μC，用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C，所得加速度a与拉力F的关系图线如图中甲、乙、丙所示，则以下说法不正确的是A.μA＝μB，mA＜mB B.μB＜μC，mB＝mCC.μB＝μC，mB＞mC D.μA＜μC，mA＜mC1234567891011√1234567891011根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，得a＝ －μg，则a-F图像的斜率k＝ ，由题图可看出，乙、丙的斜率相等且小于甲的斜率，则mA＜mB＝mC。当F＝0时，a＝－μg，根据题图可看出，μA＝μB＜μC，故选C。7.某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器，可以显示杆顶端所受拉力的大小。从演员在滑杆上端做完动作开始计时，演员先在杆上静止了0.5 s，然后沿杆下滑，3.5 s末刚好滑到杆底端，并且速度恰好为零，整个过程演员的vt图像和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，g＝10 m/s2，则下列说法正确的是A.演员的体重为800 NB.演员在最后2 s内一直处于超重状态C.传感器显示的最小拉力为600 ND.滑杆长7.5 m√1234567891011能力综合练1234567891011演员在滑杆上静止时传感器显示的800 N等于演员和滑杆的重力之和，所以演员体重为600 N，A错误；由v-t图像可知，1.5～3.5 s内演员向下做匀减速运动，加速度方向向上，演员处于超重状态，B正确；演员加速下滑时处于失重状态，滑杆所受拉力最小，此时a1＝3 m/s2，对演员由牛顿第二定律知mg－Ff1＝ma1，解得Ff1＝420 N，对滑杆由平衡条件得F1＝420 N＋200 N＝620 N，传感器显示的最小拉力为620 N，C错误；由v-t图像中图线与时间轴围成的面积可得滑杆长为4.5 m，D错误。8.(2022·烟台市高二期末)如图甲所示，一个质量为2 kg的物体在水平力F作用下由静止开始沿粗糙水平面做直线运动，t＝1 s时撤去外力。物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示。则下列说法错误的是A.F的大小为8 NB.0～1 s和1～3 s内物体加速度的方向相反C.t＝3 s时，物体离出发位置最远D.3 s末物体的速度为01234567891011√1234567891011由题图乙可知t＝1 s时撤去外力，物体在摩擦力作用下，加速度大小为2 m/s2，由牛顿第二定律可得摩擦力大小为Ff＝ma2＝2×2 N＝4 N在0～1 s时间内，物体的加速度为4 m/s2，由牛顿第二定律可得F－Ff＝ma1F＝Ff＋ma1＝4 N＋2×4 N＝12 NA错误，符合题意；由题图乙可知，0～1 s物体加速度为正方向，1～3 s内物体加速度为负方向，所以0～1 s和1～3 s内物体加速度的方向相反，B正确，不符合题意；t＝1 s时，物体的速度v＝a1t＝4×1 m/s＝4 m/s物体做减速运动的时间即物体在t＝3 s时速度是零，物体离出发位置最远，C、D正确，不符合题意。12345678910119.如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上表面放置小滑块A。木板B在水平拉力F作用下，其加速度a随拉力F变化的关系图像如图乙所示，则小滑块A的质量为1234567891011A.4 kg B.3 kg C.2 kg D.1 kg√1234567891011刚开始时A、B一起做加速运动，根据牛顿第二定律可知：F＝(mA＋mB)a结合题图乙斜率分析可知mA＋mB＝3 kg当拉力F大于3 N时，A、B分开各自做加速运动，设B受到的摩擦力大小为Ff，根据牛顿第二定律可知：F－Ff＝mBa′，代入题图乙数据可得：mB＝1 kg，则mA＝2 kg，故选C。10.(2022·天水市甘谷县高一期末)在粗糙水平地面上，有一质量为2 kg的物体做直线运动，从t＝0时刻起受水平恒力F的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的v-t图像如图所示，取重力加速度大小g＝10 m/s2，下列说法不正确的是A.物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2B.物体在第4 s末回到起始位置C.F的大小为6 ND.F在物体上的作用时间为3 s1234567891011√1234567891011由题图知，力F在第3 s末撤去，撤去力F后，物体做匀减速运动，根据牛顿第二定律得μmg＝ma3，根据图像得a3＝2 m/s2，解得μ＝0.2，A、D正确；图线与横轴所围面积表示位移大小，0～4 s内位移不等于零，所以物体不是第4 s末回到起始位置，B错误；1～3 s时间内物体做匀加速运动，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma2，根据图像得a2＝1 m/s2，解得F＝6 N，C正确。11.(2022·宁波市高一期末)如图甲所示，物块a、b之间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物块a的质量为1.2 kg。开始时两物块均静止，弹簧处于原长，t＝0时对物块a施加水平向右的恒力F，t＝1 s时撤去力F，在0～1 s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度内，整个运动过程中以下分析正确的是A.b物块的质量为0.8 kgB.t＝1 s时物块a、b的速度大小相同C.t＝1 s时a的速度小于0.8 m/sD.0～1 s内弹簧弹力先增大后减小√1234567891011尖子生选练1234567891011t＝0时，对物块a根据牛顿第二定律得F＝maa0＝1.2×1.0 N＝1.2 Nt＝1 s时，对整体分析F＝(ma＋mb)a1解得mb＝0.8 kg，A正确；根据a-t图像与t轴所围图形的面积为速度变化量，物块a、b初速度都为0，由图像可知0～1 s内a的速度变化量大于b的速度变化量，故a的速度大于b的速度，B错误；1234567891011根据a-t图像所围图形的面积，0～1 s内a的图像面积Δva> ×(1.0＋0.6)×1 m/s＝0.8 m/s，即t＝1 s时a的速度大于0.8 m/s，C错误；对b分析，根据牛顿第二定律，弹簧弹力提供b的加速度，则有FT＝mbab，根据题图乙可知，物块b的加速度一直在增大，故0～1 s内弹簧弹力一直增大，D错误。BENKEJIESHU本课结束