第三章 链接高考3 牛顿运动定律的综合应用-2022高考物理【创新教程】大一轮高考总复习全程解决方案教师用书（人教版）

链接高考3　牛顿运动定律的综合应用 考点一　动力学中的图像 [考点解读] 1．数形结合解决动力学图像问题 (1)在图像问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函数关系，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系；然后根据函数关系读取图像信息或者描点作图． (2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义，尽可能多地提取解题信息． (3)常见的动力学图像 v－t图像、a－t图像、F－t图像、F－a图像等． 2．动力学图像问题的类型：图像类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，理解图像的种类，图像的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义．一般包括下列几种类型： 3．解题策略 [典题例析] [典例1]　(2020·山东卷，1)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示．乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小为g.以下判断正确的是(　　) A．0～t1时间内，v增大，FN＞mg B．t1～t2时间内，v减小，FN＜mg C．t2～t3时间内，v增大，FN＜mg D．t2～t3时间内，v减小，FN＞mg 审题指导　本题以s­t图像为背景，考查牛顿第二定律的应用．在s­t图像中，图像的斜率表示物体运动的速度． [解析]　D　[A.由于s­t图像的斜率表示速度，可知在0～t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FN<mg，选项A错误；B.在t1～t2时间内速度不变，即乘客匀速下降，则FN＝mg，选项B错误；C、D.在t2～t3时间内速度减小，即乘客减速下降，超重，则FN>mg，选项C错误，D正确；故选D.] [跟进题组] 1．(2018·全国卷Ⅰ)(多选)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是(　　) [解析]　A　[设系统静止时弹簧压缩量为x0，由胡克定律和平衡条件得mg＝kx0.力F作用在P上后，物块受重力、弹力和F，向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得，F＋k(x0－x)－mg＝ma.联立以上两式得F＝kx＋ma，所以F－x图像中图线是一条不过原点的倾斜直线，故A正确．] 2．(多选)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图(b)所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出(　　) A．斜面的倾角 B．物块的质量 C．物块与斜面间的动摩擦因数 D．物块沿斜面向上滑行的最大高度 解析：ACD　[设物块的质量为m、斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律有：mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，mgsin θ－μmgcos θ＝ma2. 再结合v－t图线斜率的物理意义有：a1＝eq \f(v0,t1)，a2＝eq \f(v1,t1).由上述四式可见，无法求出m，可以求出θ、μ，故B错，A、C均正确.0～t1时间内的v－t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，θ已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D正确．] 3．(2019·新课标Ⅲ卷，20)(多选)如图(a)，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度取10 m/s2.由题给数据可以得出(　　) A．木板的质量为1 kg B．2 s～4 s内，力F的大小为0.4 N C．0～2 s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 解析：AB　[结合两图像可判断出0～2 s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，即C错误；2～5 s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2～4 s和4～5 s列运动学方程，可解出质量m为1 kg,2～4 s内的力F为0.4 N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ，故D错误．] 处理动力学图像问题的一般思路 (1)依据题意，合理选取研究对象． (2)对物体先受力分析，再分析其运动过程． (3)将物体的运动过程与图像对应起来． (4)对于相对复杂的图像，可通过列解析式的方法进行判断． 考点二　动力学中的连接体问题 [考点解