专题02 动力学常见图像分析-【模型与方法】备战2024年高考物理图像与方法

专题2.2 动力学常见图像分析 目录 一.动力学中图象问题的综述 1 二.通过F-t、F-x图像分析运动情况 1 三.通过v-t、a-t图像分析受力情况 4 四.通过a-F图像分析力与运动的关系 8 一.动力学中图象问题的综述 1．“两大类型” (1)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况． (2)已知物体在某一过程中速度、加速度随时间的变化图线．要求分析物体的受力情况． 2．“一个桥梁”：加速度是联系v ­t图象与F­t图象的桥梁． 3．解决图象问题的方法和关键 (1)分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点． (2)注意图象中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等表示的物理意义． (3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与物体的运动情况相结合，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中得出的有用信息．这些信息往往是解题的突破口或关键点． 二.通过F-t、F-x图像分析运动情况 【方法技巧】解决图象综合问题的关键 图象反映了两个变量之间的函数关系，必要时需要根据物理规律进行推导，得到函数关系后结合图线的斜率、截距、面积、交点坐标、拐点的物理意义对图象及运动过程进行分析． 【典例分析1】（2023上·陕西西安·高三校考阶段练习）如图甲所示，质量m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F的作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列判断正确的是（    ） A．x=5m时，物体的速度最大 B．x=10m时，物体的速度为10m/s C．物体的位移在0~10m的过程中，力F对物体所做的功为1000J D．物体的位移在0~10m的过程中，物体运动的时间大于4s 【典例分析2】（2023下·黑龙江哈尔滨·高三哈尔滨德强学校校考期末）静止在水平面上的物体受到水平向右的推力F作用，如图甲所示；推力F随时间t的变化规律如图乙所示；t＝2.5s时物体开始运动，此后物体的加速度a随时间t的变化规律如图丙所示，已知滑动摩擦力是最大静摩擦力的，取重力加速度大小g＝10m/s2，由图可知（　　） A．物体所受摩擦力一直增大 B．t＝3s时物体的速度大小为0.375m/s C．物体的质量为1kg D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5 三.通过v-t、a-t图像分析受力情况 【典例分析1】（2023·甘肃兰州·统考一模）如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示（取g＝10m/s2）．则下列判断不正确的是（　　） A．物体的质量m＝0.5kg B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.40 C．0﹣3s内物体所受摩擦力的冲量大小为4N•s D．0﹣3s内物体所受合力做的功为1J 【典例分析2】（2023上·山东青岛·高三统考期中）实验室对一款市场热销的扫地机器人在材质均匀的水平地板上进行相关测试。通过测试获得机器人在直线运动中水平牵引力大小随时间的变化关系如图甲所示，以及相同时段机器人的加速度随时间变化关系如图乙所示。若不计空气阻力，重力加速度下列说法正确的是（　　） A．机器人的质量为6kg B．机器人与水平桌面间的最大静摩擦力为6N C．0～4s内，合外力的冲量为13.5N·s D．0～4s内，合外力做的功为12J 【典例分析3】（2023·山东潍坊·统考模拟预测）如图甲所示，质量为小球从固定斜面上的A点由静止开始做加速度大小为的运动，小球在时刻与挡板碰撞，然后沿着斜面做加速度大小为的运动，在时刻到达C点，接着从C点运动到B点，到达B点的时刻为，以上过程的图像如图乙所示（未知），已知与大小的差值为，重力加速度，则（　　）    A．小球受到阻力的大小为4N B．斜面倾角的正弦值为0.5 C． D． 四.通过a-F图像分析力与运动的关系 m F μ ①特殊点：a=0，F合=0 ②线斜率：由牛二可得，在a-F图中，斜率k== ③数形结合：由牛二F合=ma得F-μmg=ma变形得：a=-μg，在a-F图中，斜率k=、截距b=-μg 【典例分析1】（2023上·河南南阳·高三校考阶段练习）用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知（　　） A．m甲＜m乙 B．m甲>m乙 C．μ甲=μ乙 D．μ甲>μ