高考物理一轮复习小专题动力学中的图像问题教案（含解析）沪科版

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1、第4课时　(小专题)动力学中的图像问题　　　　　　　　　　　　　　　　　　　物理公式与物理图像的结合是一种重要题型，也是高考的重点及热点。1．常见的图像有：v－t图像，a－t图像，F－t图像，F－s图像，F－a图像等。2．图像间的联系：加速度是联系v－t图像与F－t图像的桥梁。3．图像的应用(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况。(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况。(3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。4．解题策

2、略(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点的物理意义。(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，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。5．分析图像问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。(2)不注意坐标原点是否从零开始。(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义。(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。题型一　与牛顿运动定律相关的v－t图像【典例1】　(·天津卷，5)以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻

3、力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v－t图像可能正确的是(　　)解析　不受空气阻力的物体，运动过程中加速度不变，v－t图像为图中虚线所示。受空气阻力大小与速率成正比关系的物体，上升过程中：mg＋kv＝ma，a＝g＋，开始时加速度最大，上升过程中a始终大于g，v－t图像斜率均大于虚线斜率，只有选项D符合题意。答案　D动力学中图像的实质是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图像的物理意义，理解图像的轴、点、线、截、斜、面六大功能。【变式训练】1．如图

4、1所示，在一足够长的粗糙水平杆上套一小圆环，在小圆环上施加一水平向右的恒力F，使小圆环由静止开始运动，同时在小圆环上施加一竖直向上的力F′，且F′满足的关系为F′＝kv。已知小圆环的质量为m，小圆环与水平杆之间的动摩擦因数为μ。则小圆环运动过程中速度随时间变化的图像为(　　)图1解析　刚开始运动时，加速度a1＝，随着速度v增大，a1增大，当速度v增大到kv＞mg时，加速度a2＝，随着速度v增大，a2减小，当a2减小到0时，做匀速运动，则C正确。答案　C题型二　与牛顿运动定律相关的F－s图像问题【典例2】

5、　如图2甲所示，水平面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连，这个系统处于平衡状态，现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动(如图乙)，研究从力F刚作用在木块A瞬间到木块B刚离开地面瞬间的这一过程，并选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点，则下面图中能正确表示力F和木块A的位移s之间关系的是(　　)图2解析　初始状态弹簧被压缩，弹簧对A的弹力平衡着A所受的重力，设弹簧压缩长度为x0，末状态弹簧被拉长，由于B刚离开地面，弹簧对B的弹力平衡着B所受的重力，由于A、B所受重力相等，故弹簧伸

6、长量也为x0。初始状态A处于平衡状态，则kx0＝mg，当木块A的位移为s时，弹簧向上的弹力的减少量为ks，外力F减去弹力的减少量为系统的合外力，故F－ks＝ma，则得到F＝ks＋ma，可见F与s是线性关系，当s＝0时，ma＞0。答案　A根据胡克定律F＝kx得k＝＝，即弹簧弹力的变化量和形变量的变化量成正比。弹簧弹力随位移的变化而做线性变化，A做匀加速直线运动，因此作用力F也随位移的变化而做线性变化。【变式训练】2．如图3所示，水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体A相连接，整个系统处于平衡状态。现

7、用一竖直向下的力压物体A，使A竖直向下做匀加速直线运动一段距离，整个过程中弹簧一直处在弹性限度内。下列关于所加力F的大小和运动距离s之间关系图像正确的是(　　)图3解析　由于弹簧弹力与弹簧压缩量成正比，由牛顿第二定律得F－ks＝ma，解得F＝ks＋ma，所加力F的大小和运动距离s之间关系图像正确的是图D。答案　D题型三　与牛顿运动定律相关的F－t、F－a图像【典例3】　(多选)如图4甲所示，用粘性材料粘在一起的A、B两物块静止于光滑水平面上，两物块的质量分别为mA＝1kg、mB＝2kg，当A、B之间产生

8、拉力且大于0.3N时A、B将会分离。t＝0时刻开始对物块A施加一水平推力F1，同时对物块B施加同一方向的拉力F2，使A、B从静止开始运动，运动过程中F1、F2方向保持不变，F1、F2的大小随时间变化的规律如图乙所示。则下列关于A、B两物块受力及运动情况的分析，正确的是(　　)图4A．t＝2.0s时刻A、B之间作用力大小为0.6NB．t＝2.0s时刻A、B之间作用力为零C．t＝2.5s时刻A对B的作用力方向向左D．从t＝0时刻到A、B分离，它