第4章 专题强化练12 动力学中的图像问题（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（人教版 江苏北京专版）

该高中物理课件聚焦“运动和力的关系”单元，系统梳理动力学中的v-t、a-t、F-t等图像问题，通过题组分类将牛顿第二定律、运动学公式与图像特征串联，构建“图像识别-受力分析-规律应用”的知识网络。 其亮点在于以“图像问题”为载体融合科学思维与物理观念，如通过v-t图像双情境分析培养科学推理能力，结合“数形结合法”引导模型建构。题组涵盖基础到综合题适配分层教学，助力学生巩固运动和相互作用观念，为教师提供精准复习资源。

第四章 运动和力的关系 第1讲　描述运动的基本概念 专题专项练 专题强化练12　动力学中的图像问题 第1讲　描述运动的基本概念 题组一    v-t图像 1.[2026广东深圳中学、顺德一中等四校联考]质量为0.6 kg的物体在水平面上运动,物体的v-t图像如图 所示,图中两条图线分别是物体受水平拉力和不受水平拉力时的v-t图线,则 ( ) A.图线①一定是物体受水平拉力时的图线 B.图线②一定是物体受水平拉力时的图线 C.水平拉力一定等于0.2 N D.物体所受的摩擦力可能等于0.6 N     C     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读   第1讲　描述运动的基本概念 解析　图线①对应的加速度大小为a= =  m/s2=  m/s2,图线②对应的加速度大小为a'= =  m/s2=  m/s2。设有拉力时的加速度大小为a1,无拉力时的加速度大小为a2,则若拉力的方向与运动方向 相反(点拨:情况1),根据牛顿第二定律得a1= =  m/s2,a2= =  m/s2,代入数据联立解得f=0.2 N,F=0.2 N,此时图线①为无拉力时的图线,图线②为有拉力时的图线;若拉力的方向与运动方向相同(点拨:情况 2),则a1= =  m/s2,a2= =  m/s2,代入数据联立解得F=0.2 N,f=0.4 N,此时图线②为无拉力时的图线, 图线①为有拉力时的图线,C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026江苏南京金陵中学期末]低空跳伞是一项滑翔类极限运动,受到冒险者的喜爱。如图甲为某运 动员做跳伞训练的照片,他从悬停在空中的直升机上由静止跳下,跳离直升机一段时间后打开降落伞沿 直线减速下落。他打开降落伞后的速度-时间图像如图乙所示。降落伞用30根对称的绳悬挂运动员,每 根绳与中轴线的夹角均为37°。已知人的质量为60 kg,降落伞的质量为40 kg,不计人所受的阻力,打开伞 后伞所受阻力Ff与速度v成正比,即Ff=kv(k为常数)。cos 37°=0.8,sin 37°=0.6,重力加速度g取10 m/s2。则  ( )  　          D     A.打开降落伞时人距离地面的高度为35 m B.打开伞后瞬间的加速度大小a=40 m/s2 C.阻力系数k=100 N·s/m D.每根绳承受的拉力至少为150 N 第1讲　描述运动的基本概念 解析　打开降落伞后,人运动的加速度不断变化,无法计算此时人距离地面的高度,A错误。当速度为v= 5 m/s时,运动员做匀速运动,受力平衡,则有kv=(M+m)g,解得k=200 N·s/m;打开降落伞后瞬间,对伞和人整 体有kv0-(M+m)g=(M+m)a,解得a=50 m/s2,故B、C错误。以最大加速度计算,设每根绳的拉力大小为T,以 运动员为研究对象,有30T cos 37°-mg=ma,解得T=150 N,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2026江苏苏州第三中学月考]如图1所示,一可视为质点的小物块以初速度v0=2 m/s沿水平面向右运 动,0.2 s后滑上倾角为θ=37°的固定斜面,斜面足够长,斜面底端与水平面平滑连接,小物块的部分速率- 时间图像如图2所示。已知小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数相同,重力加速度g取10 m/s2,sin 37° =0.6。求: (1)小物块与水平面间的动摩擦因数μ; (2)小物块能上升的最大高度h; (3)小物块返回斜面底端时的速率v。 答案    (1)0.5    (2)0.03 m    (3)  m/s 第1讲　描述运动的基本概念 模型建构   第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由图2可知,小物块在水平面上的加速度大小为a1= =  m/s2=5 m/s2 对小物块受力分析,根据牛顿第二定律可得μmg=ma1 解得小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5 (2)小物块沿斜面上滑时,对小物块受力分析,根据牛顿第二定律可得mg sin θ+μmg cos θ=ma2 解得小物块上滑时的加速度大小为a2=10 m/s2 则小物块沿斜面上滑的距离x= =  m=0.05 m 小物块上升的最大高度h=x· sin θ=0.03 m (3)小物块沿斜面下滑时,对小物块受力分析,根据牛顿第二定律可得mg sin θ-μmg cos θ=ma3 解得a3=2 m/s2 根据运动学规律可得v2=2a3x 代入数据,解得小物块返回斜面底端时的速率v=  m/s 第1讲　描述运动的基本概念 名师点津     (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、折点以及图线与横轴围成的“面积”等所对应的物理意 义,尽可能多地提取题目信息。     第1讲　描述运动的基本概念 题组二    a-t图像 4.[2026江苏苏州月考]如图甲所示,物块a、b用一根轻质弹簧相连,放在光滑水平地面上,开始时两物块 均静止,弹簧处于原长。t=0时对物块b施加一水平向右的恒力F,在0~1 s内两物块的加速度随时间变化 的情况如图乙所示,则物块a、b的质量之比为 ( )        A.4∶3　    B.3∶4　    C.3∶2　    D.2∶3     A     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读 　　从图中可获取的信息如下:   解析    t=0时刻,对物块b进行分析,根据牛顿第二定律有F=mba1,其中a1=1.0 m/s2;在t=1 s时刻,对物块b进 行分析,有F-F弹=mba2,其中a2=0.6 m/s2,对物块a进行分析,有F弹=maa3,其中a3=0.3 m/s2。综合上述解得ma∶ mb=4∶3,A正确。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[2026北京昌平期末]雨滴从高空下落时除受重力外,还受到空气阻力的作用。将雨滴视为质量不 变、半径为r的球体,其所受空气阻力大小可表示为f=kr2v2,其中k为定值,v为雨滴的速度大小。半径分别 为r1、r2(r1>r2)的甲、乙两个雨滴从高空无初速度竖直下落,落地前均已做匀速直线运动。某同学作出 两个雨滴下落过程中加速度大小a与时间t变化关系的图像,其中合理的是 ( )             C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　对雨滴,由牛顿第二定律得mg-kr2v2=ma,解得a=g- =g- ,v逐渐变大,可知雨滴做加速度 减小得越来越快的加速运动;设雨滴最终的速度大小为vm,当雨滴的加速度为零时,有vm= ,因r1>r2, 可知甲雨滴的最大速度较大,速度的变化量也较大,a-t图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量,所 以甲的a-t图线与时间轴围成的面积较大(破题关键),C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 方法技巧     数形结合法解决动力学图像问题 　　动力学图像问题的实质是力与运动的关系问题,通常以牛顿第二定律(表达式为F=ma)为纽带,结合 数学的函数思想以及运动学公式求解。 　　动力学图像问题解题的关键是通过对物体运动过程的分析,利用牛顿第二定律和运动学公式列式, 通过函数解析式找到图像所涉及的两个物理量之间的关系,然后结合图像作出判断。     第1讲　描述运动的基本概念 题组三    F-t图像 6.[2026江苏南京六合高级中学模拟]如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在倾角θ=30°的光滑斜面上,上 端放置的物体(物体与弹簧不连接)处于静止状态。现用沿斜面向上的拉力F作用在物体上,使物体开始 向上做匀加速运动,拉力F与物体位移x之间的关系图像如图乙所示。不计空气阻力,重力加速度g取 10 m/s2,下列说法正确的是 ( ) A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态 B.弹簧的劲度系数为200 N/m C.物体的质量为1 kg     C     D.物体的加速度大小为5 m/s2 第1讲　描述运动的基本概念 解析　物体与弹簧分离时,弹簧恢复原长,A错误。刚开始时物体处于静止状态,物体所受重力沿斜面向 下的分力和弹簧弹力平衡,有mg sin θ=kΔx,其中Δx=2 cm;此时拉力F1=10 N,根据牛顿第二定律有F1+kΔx -mg sin θ=ma;物体与弹簧分离后,拉力F2=15 N,根据牛顿第二定律有F2-mg sin θ=ma,代入数据,解得m= 1 kg,k=250 N/m,a=10 m/s2,故选C。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2026黑龙江哈尔滨期中]某跳伞队员乘坐直升机进行跳伞训练时,队员从静止的直升机上无初速度 跳下,一段时间后打开降落伞,假设运动过程中队员始终竖直向下运动,队员及降落伞整体受到的空气 阻力与时间的关系图像如图所示。已知队员及装备的总质量为m,当地重力加速度为g,下列关于队员 离开直升机后的说法正确的是 ( ) A.10 s时队员的加速度方向发生改变     D     B.队员的加速度先不变后增大再减小 C.14 s时队员的速度达到最大 D.队员在运动过程中加速度的最大值为2g 第1讲　描述运动的基本概念 解析    t=10 s前后队员受到的阻力小于重力,则加速度方向向下,没有发生改变,A错误。队员的加速度 取决于队员受到的合力,前10 s内阻力不变,合力不变,则加速度没有发生变化;10~14 s内阻力从0.3mg逐 渐增加到3mg,则合力先向下后向上,加速度先向下逐渐减小到零,然后向上逐渐增大;14~22 s内阻力从3 mg减小到mg,则加速度逐渐减小,方向始终向上,B错误。由前面对加速度的分析可知在10~14 s内出现 了加速度为零的时刻,此时队员速度最大,C错误。由牛顿第二定律可知,t=14 s时加速度最大,最大值为2 g,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组四　其他图像 8.[2026辽宁名校联盟联考]风洞实验可以模拟高空跳伞情况下人体所承受气流的状态。已知物体受到 的空气阻力Ff与物体相对空气的速度v满足Ff=kv2(其中系数k与物体迎风面积有关)。图甲中风洞竖直 向上匀速送风,一质量为m的物体从A处由静止下落,一段时间后在B处打开降落伞,整个运动过程相对 速度的二次方v2与加速度大小a的关系图像如图乙所示,重力加速度为g,下列说法正确的是 ( ) A.打开伞前加速度的方向向下,大小越来越小 B.打开伞后加速度的方向向上,大小越来越大     A     C.打开伞前物体的v2与a的关系图线为图乙中的① D.打开伞后物体迎风面积变大,所以Ff=kv2中的系数k变小 第1讲　描述运动的基本概念 解析　物体从A处由静止下落,打开伞前加速度向下,与物体速度同向,物体做加速运动,v增大,物体所受 合力为mg-Ff1=ma1,Ff1=k1v2,Ff1不断增大,加速度减小,图乙中图线②与此过程相符合,A正确,C错误;图线 ①为打开伞后的图线,迎风面积变大,系数k变大,Ff2大于重力,物体的加速度方向变为向上,开始减速,则 有Ff2-mg=ma2,Ff2=k2v2,且当v减小时,a减小,B、D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[2026山东临沂期末]工人师傅利用工具以恒力F将一钉子垂直压入木质墙中,假设在钉子压入墙的过 程中,钉子所受阻力与进入墙中的深度成正比,当钉子静止时,钉子还没有完全进入墙内。关于钉子的 速度v、加速度大小a与钉子的位移x、时间t之间的关系,下列图像描述有可能正确的是 ( )  　　       　　          B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设钉子受到的阻力大小为f,则f=kx,当F>f时,由牛顿第二定律得F-f=ma,得a= ,加速度随位移 增大而均匀减小(点拨:a与x成线性关系),直到a减为零,以后f>F,根据牛顿第二定律得f-F=ma,可得a=  ,加速度随位移增大而均匀增大,故加速度先减小后反向增大,但加速度随时间不是均匀变化(点 拨:a-t图像是曲线),A错误,B正确;钉子初、末速度均为零,所以钉子先做加速度减小的加速运动,后做加 速度增大的减速运动,因C图中加速度大小不变,D图中速度一直增加,C、D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 $