第3章 第3讲 牛顿运动定律的综合应用（一）（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第3讲　牛顿运动定律的综合应用(一) (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)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，求解物体的受力情况。 (2)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。 (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。 [多维训练] 考查角度1　由运动图像分析物体的受力情况 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 解析：选D　根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内，图像斜率增大，速度v增大，加速度方向向下，由牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，所受的支持力FN＜mg，A错误；t1～t2时间内，图像斜率不变，速度v不变，加速度为零，乘客所受的支持力FN＝mg，B错误；t2～t3时间内，图像斜率减小，速度v减小，加速度方向向上，由牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，所受的支持力FN＞mg，C错误，D正确。 考查角度2　由力的图像分析物体的运动情况 2．(多选)如图甲所示，一质量为m＝1 kg的小物块静止在粗糙水平面上的A点，从t＝0时刻开始，物块在按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为零，第5 s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　 ) A．前3 s内，物块的加速度逐渐减小 B．前3 s内，物块的速度先增大后减小 C．A、B间的距离为4 m D．前3 s内物块的平均速度为2 m/s 解析：选BC　物块所受摩擦力为f＝μFN＝μmg＝2 N，由图乙可知，前3 s内，水平力F逐渐减小，当F＞f时，物块做加速度逐渐减小的变加速运动，当F＝f时，物块的速度达到最大，之后，F＜f，加速度反向，物块开始做加速度增大的减速运动，A错误，B正确；在3～5 s时间内物块在水平恒力F作用下由B点做匀加速直线运动到A点，设加速度为a，A、B间的距离为x，则根据牛顿第二定律有F－f＝ma，解得a＝＝ m/s2＝2 m/s2，则A、B间的距离为x＝at2＝4 m，C正确；前3 s内物块的平均速度为＝＝ m/s，D错误。 考查角度3　由已知条件确定某物理量的图像 3.(2023·广元模拟)如图，篮球从某一高度处自由落下，与地面反复碰撞，最后停在地面上。空气阻力不计，下列图像能大致反映该过程篮球的加速度随时间变化的是(　 ) 解析：选B　篮球自由落下到与地面接触前，只受重力作用，加速度(向下，为正)保持不变；篮球与地面接触到反弹离开地面的过程中，受地面向上的弹力先从零开始逐渐增大，篮球所受的合力F1＝mg－N，开始阶段地面的弹力N小于重力，合力向下，篮球继续向下加速运动，随着地面的弹力N增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，篮球这一阶段向下做加速度(向下、为正)减小的加速运动；当弹力N增大到超过重力大小时，合力方向变为竖直向上，其大小为F2＝N－mg，随着N增大，加速度a逐渐增大，篮球向下做加速度(向上、为负)增大的减速运动直到速度为零；篮球开始向上运动的过程是篮球向下挤压地面过程的逆过程，加速度变化特点是先向上(为负)减小，再向下(为正)增大。故B正确，A、C、D错误。 (二) 动力学中的连接体问题 1．连接体的运动特点 轻绳 轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。 轻杆 轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比。 轻弹簧 在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速度相等。 2．处理连接体问题的