2024版新教材高中物理第四章运动和力的关系拓展课九动力学图像问题及等时圆模型课件新人教版必修第一册

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拓展课九　动力学图像问题及等时圆模型目标要求1.综合应用牛顿第二定律、运动学规律，结合F­t图像、v­t图像、a­F图像等信息解决动力学问题．2．能够将图像与实际受力情况和运动情景相结合，应用牛顿运动定律解决实际问题．3．掌握等时圆模型．拓展1　动力学中的图像问题【归纳】1．常见的图像形式在动力学问题中，常见的图像是v­t图像、F­t图像、a­F图像等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而不是代表物体的运动轨迹．2．图像问题的分析方法(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．【典例】例 1 如图甲所示，小物块A放在长木板B的左端，一起以v0的速度在水平台阶上向右运动，已知台阶MN段光滑，小物块与台阶PQ间动摩擦因数μ1＝0.1，台阶的P点切线水平且与木板等高，长木板撞到台阶后立即停止运动，小物块继续滑行．从长木板右端距离台阶P点s＝8 m时开始计时，得到小物块的v­t图像如图乙所示．小物块3 s末刚好到达台阶P点，4 s末速度刚好变为零．若图中v0和v1均为未知量，g取10 m/s2，下列说法中正确的是(　　)A. 由题中数据可知，长木板长度为2.5 mB．小物块在P点的速度为2 m/sC．小物块和长木板的初速度v0＝3 m/sD．小物块与长木板间动摩擦因数μ2＝0.4答案：A 教你解决问题——读图析图运动过程与图像的对应关系如图所示．前2 s内长木板的位移为8 m，可求匀速运动的速度v0；3～4 s内小物块在台阶上运动，动摩擦因数已知，可求加速度，然后再求v1.例 2 为研究一升降机的运动情况，升降机底部安装一个加速度传感器，其上放了一个质量为m的物块，如图甲所示．升降机从t＝0时刻开始竖直向上运动，加速度传感器显示加速度a随时间t变化关系如图乙所示．取竖直向上为正方向，重力加速度为g，以下判断正确的是(　　)A．t＝t0时刻，物块所受支持力大小为mgB．t＝3t0时刻，物块所受支持力大小为2mgC．在0～2t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态D．在t0～3t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态答案：A解析：A对：t＝t0时刻，a＝0，物块处于平衡状态，则有FN＝mg.B错：t＝3t0时刻，a＝2g，根据牛顿第二定律知FN－mg＝m·2g，解得FN＝3mg.C错：在0～2t0时间内，a≥0，加速度为零或者方向向上，物块处于平衡状态或者超重状态．D错：在t0～3t0时间内，a≥0，加速度为零或者方向向上，物块处于平衡状态或者超重状态．  拓展2　等时圆模型【归纳】1．模型特点(1)质点在竖直圆环上沿不同的光滑弦从其上端由静止开始滑到环的最低点所用时间都相等，如图甲所示．(2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间都相等，如图乙所示．(3)综合(1)和(2)有：两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间都相等，如图丙所示． 【典例】例 4 (多选)如图所示，让物体同时从竖直圆上的P1、P2处由静止开始下滑，沿光滑的弦轨道P1A、P2A滑到A处，P1A、P2A与竖直直径的夹角分别为θ1、θ2.则(　　)A．物体沿P1A、P2A下滑加速度大小之比为sin θ1∶sin θ2B．物体沿P1A、P2A下滑到A处的速度大小之比为cos θ1∶cos θ2C．若两物体质量相同，则两物体所受的合外力大小之比为sin θ1∶sin θ2D．物体沿P1A、P2A下滑的时间之比为1∶1答案：BD 例 5 如图所示，Oa、Ob是竖直平面内两根固定的光滑细杆，O、a、b、c位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点．每根杆上都套着一个小滑环，两个滑环都从O点无初速度释放，用t1、t2分别表示滑环到达a、b所用的时间，则下列关系正确的是(　　)A．t1＝t2　　　　　B．t1>t2C．t1Oe，故推得t1