第3章 第2讲 第2课时 综合深化学习——动力学中的四类典型问题（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第2课时　综合深化学习—动力学中的四类典型问题 动力学中的图像问题、连接体问题、临界极值问题及多过程问题属于牛顿运动定律的综合应用问题，这类问题常和生活中的实际情境相结合。这类题目物理情境较新颖，抽象出物理模型的难度较大，学生常因为计算失误而丢分。常用方法有：整体法和隔离法，数图转换法、临界极值法、控制变量法。选择题中等偏易，计算题则趋向中等偏难，过程复杂，计算量大，需优选解决动力学问题的方法。 类型(一)　动力学中的图像问题 图像 v-t图像、a-t图像、F-t图像、F-a图像等 三种类型 (1)已知物体受到的力随时间变化的图像，求解物体的运动情况。 (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，求解物体的受力情况。 (3)由已知条件确定某物理量的变化图像。 解题策略 (1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像。 (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。 破题关键 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。 (2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图像与横、纵坐标的交点，图像的转折点，两图像的交点等。 (3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点。 [典例]　(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．2～4 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 [解题指导]　 (1)由v-t图像可以确定物体在各个时间段的加速度。 (2)木板除受拉力F以外，还受到物块的摩擦力。 (3)根据f-t图像判断物块与木板间的摩擦力性质。 [解析]　木板和实验台间的摩擦忽略不计，由题图(b)知，2 s后物块和木板间的滑动摩擦力大小F摩＝0.2 N。由题图(c)知，2～4 s内，木板的加速度大小a1＝ m/s2＝0.2 m/s2，撤去外力F后的加速度大小a2＝ m/s2＝0.2 m/s2。设木板质量为m，根据牛顿第二定律，对木板有：2 s～4 s内：F－F摩＝ma1,4 s～5 s内：F摩＝ma2，且知F摩＝0.2 N，解得木板质量m＝1 kg，F＝0.4 N，选项A、B正确。由题图(c)可知木板在0～2 s内处于静止状态，再结合题图(b)中细绳对物块的拉力f在0～2 s内逐渐增大，可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大，故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大，选项C错误；由于不知道物块的质量，所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数，选项D错误。 [答案]　AB [规律方法]　动力学图像问题的求解思路 [针对训练] v-t图像 1．(2023·延安模拟)(多选)古代人们常用夯锤(如图甲)将地砸实，打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤的一个把手，一个人喊号，号声一响，四人同时用相同的力将地上质量为90 kg的夯锤竖直向上提起；号音一落，四人同时松手，夯锤落下将地面砸实。以竖直向上为正方向，若某次打夯过程松手前夯锤运动的v-t图像如图乙所示。不计空气阻力，g取10 m/s2，则(　 ) A．松手后，夯锤立刻落下做自由落体运动 B．松手前，夯锤竖直向上做加速度a＝ m/s2匀加速直线运动 C．每个人对夯锤施加的力大小为300 N D．夯锤离地的最大高度为0.337 5 m 解析：选BC　松手后，因为惯性，夯锤要继续向上运动一段后，再自由下落，A错误；图像的斜率表示加速度，松手前，夯锤竖直向上做加速度a＝ m/s2的匀加速直线运动，B正确；对夯锤松手前，受力分析有4F－mg＝ma，解得F＝300 N，C正确；松手前，夯锤离地的高度为h1＝vt＝0.337 5 m，之后，夯锤做竖直上抛运动，所以夯锤离地的最大高度大于0.337 5 m，D错误。 a-F图像 2．(多选)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，物体先静止后做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图像如图乙所示。根据图乙中所标出的数据可计算出(g取10 m/s2)(　 ) A．物体的质量为1 kg B．物体的质量为2 kg C．物体与水