第三章 链接高考3 牛顿运动定律的综合应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，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 v­t图像、a­t图像、F­t图像、F­a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]　(多选)静止于粗糙水平面上的物体，受到方向恒定的水平拉力F的作用，拉力F的大小随时间变化的图像如图甲所示．在拉力F从0逐渐增大的过程中，物体的加速度随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2.则下列说法错误的是(　　) A物体与水平面间的摩擦力先增大，后减小至某一值并保持不变 B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.1 C．物体的质量为6 kg D．4 s末物体的速度为4 m/s 审题指导　由F­t图像和a­t图像可知，物体在外力F和摩擦力f的作用下，在0～2 s内处于静止状态，从2 s后物体受到的合外力随时间均匀增加，其加速度也随时间增加，根据力和运动的关系列出相关方程分析求解问题． [解析]　CD　[将图甲、乙对照可以看出，在0～2 s时间内，物体处于静止状态，t＝2 s时物体开始运动，运动前瞬间静摩擦力等于拉力，为6 N．2 s时拉力F1＝6 N，加速度a1＝1 m/s2，利用牛顿第二定律有F1－f＝ma1,4 s时拉力F2＝12 N，加速度a2＝3 m/s2，利用牛顿第二定律有F2－f＝ma2，联立解得物体的质量m＝3 kg，滑动摩擦力f＝3 N，小于最大静摩擦力，选项A正确，C错误．由滑动摩擦力公式f＝μmg，可得物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.1，选项B正确．物体从2 s时开始运动，根据加速度­时间图像与时间轴围成的面积表示速度变化量可知，4 s末物体的速度为v＝×2 m/s＝4 m/s，选项D正确．] [跟进题组] 1．(多选)如图甲所示，可视为质点的质量m1＝1 kg的小物块放在质量m2＝2 kg的木板正中央位置，木板静止在水平地面上，连接物块的轻质细绳伸直且与水平方向的夹角为37°.现对木板施加水平向左的拉力F＝18 N，木板运动的v­t图像如图乙所示，sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，则(　　 ) A．木板的长度为2 m B．木板的长度为1 m C．木板与地面间的动摩擦因数为0.5 D．物块与木板间的动摩擦因数为 解析：ACD　[从题图乙可知，木板运动2 s离开小物块，在0～2 s内，由图像可知x＝ m＝1 m，所以木板的长度L＝2x＝2 m，故A正确，B错误；设木板与地面间的动摩擦因数为μ2，物块与木板间的动摩擦因数为μ1，在2～3 s内，由图像可得长木板的加速度a2＝＝4 m/s2，由牛顿第二定律得F－μ2m2g＝m2a2，解得μ2＝0.5，故C正确；在0～2 s内，对小物块进行受力分析，竖直方向FN＋T sin 37°＝m1g；水平方向Tcos37°＝f1，又知f1＝μ1FN，长木板的加速度a1＝＝0.5 m/s2.对木板进行受力分析，结合牛顿第二定律得F－f1′－μ2(m2g＋FN′)＝m2a1.由牛顿第三定律得f1＝f1′，FN＝FN′，联立上述式子解得μ1＝，故D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v­t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v­t图线斜率的物理意义有：a1＝，a2＝.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v­t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．] 　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． 　(能力