第4章 习题课三 动力学中的三类常见题型（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

习题课三　动力学中的三类常见题型 核心素养导学 科学思维 (1)学会处理动力学中的图像问题。 (2)学会处理动力学中的临界问题。 (3)学会处理动力学中的连接体问题。 科学态度与责任 体会牛顿运动定律在生产、生活中的应用。 　　　　　综合提能一　　动力学中的图像问题 [融通知能] 1．常涉及的图像：v-t图像、a-t图像、F-t图像、a-F图像等。 2．两种情况 (1)已知物体的运动图像或受力图像，分析有关受力或运动问题。 (2)已知物体的受力或运动情况，判断选择有关运动图像或受力图像的问题。 3．解决这类问题的基本步骤 (1)看清坐标轴所表示的物理量，明确图像的种类。 (2)看图线本身，识别两个相关量的变化关系，从而分析对应的物理过程。 (3)看图线的截距、斜率、交点、图线与坐标轴围成的“面积”等的物理意义。 (4)弄清“图像与公式”“图像与图像”“图像与物体”之间的对应关系，根据牛顿运动定律及运动学公式建立相关方程解题。 [典例体验] [典例]　(2022·潮州高一检测)如图甲所示，质量为m＝2 kg的物体在水平面上向右做直线运动。过A点时给物体一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度，所得v-t图像如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ； (2)10 s内物体的位移； (3)物体再次回到A点时的速度大小。 [解析]　(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1，向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2，则由v-t图得a1＝2 m/s2，a2＝1 m/s2， 由牛顿第二定律有F＋μmg＝ma1，F－μmg＝ma2 联立解得F＝3 N，μ＝0.05。 (2)物体减速阶段即0到4 s内发生的位移大小s1＝a1t12＝16 m，方向水平向右； 物体从4 s到10 s反向做加速运动，发生的位移大小为s2＝a2t22＝18 m，方向水平向左； 所以10 s内物体的位移s＝s2－s1＝2 m 方向水平向左。 (3)由运动学公式v2＝2a2s1 代入数据解得v＝4 m/s。 [答案]　(1)3 N　0.05　(2)2 m，水平向左　 (3)4 m/s [针对训练] 1．如图所示，在光滑的水平面上有一段长为L、质量分布均匀的绳子，绳子在水平向左的恒力F作用下做匀加速直线运动。绳子上某一点到绳子右端的距离为x，设该处的张力为T，则能正确描述T与x之间的关系的图像是(　 ) 解析：选A　对整体受力分析，由牛顿第二定律可求得整体的加速度；再由牛顿第二定律可得出T与x的关系。设单位长度质量为m，对整体分析有F＝Lma；对x分析可知T＝xma，联立解得：T＝x，故可知T与x成正比，且x＝0时，T＝0，故A正确。 2．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　 ) A．0.5 kg,0.4 B．1.5 kg， C．0.5 kg,0.2 D．1 kg,0.2 解析：选A　由题图可得，物块在2～4 s内所受推力F＝3 N，物块做匀加速直线运动，a＝＝ m/s2＝2 m/s2，F－f＝ma，物块在4～6 s内所受推力F′＝2 N，物块做匀速直线运动，则F′＝f，F′＝μmg，解得m＝0.5 kg，μ＝0.4，故A正确。 　　　　　　　　综合提能二　　动力学中的连接体问题 [融通知能] 1．连接体 多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由细绳、轻杆、轻弹簧等连接)在一起构成的物体系统称为连接体。 2．连接体的分类 (1)加速度相同的连接体； (2)加速度不同的连接体。 3．解决连接体问题的两种方法 [典例体验] 考查角度1：加速度相同的连接体 [典例1]　如图所示，质量为m1和m2的两个材料相同的物体用细线相连，在大小恒定的拉力F作用下，先沿水平面，再沿斜面，最后竖直向上匀加速运动，不计空气阻力，在三个阶段的运动中，细线上拉力的大小(　 ) A．由大变小 B．由小变大 C．始终不变且大小为F D．由大变小再变大 [解析]　在水平面上时，对整体由牛顿第二定律得F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a1，对m1由牛顿第二定律得T1－μm1g＝m1a1，联立解得T1＝F；在斜面上时，对整体由牛顿第二定律得F－μ(m1＋m2)gcos θ－(m1＋m2)gsin θ＝(m1＋m2)a2，对m1由牛顿第二定律得T2－μm1gcos θ－m1gsin θ＝m1a2，联立解得T2＝F；在竖直方向时，对整体由牛顿第二定律得F－(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a3