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）

该高中物理课件系统梳理了运动和力的关系，聚焦动力学图像问题，涵盖v-t、a-t、F-t等图像类型，结合斜面、弹簧等物理模型，通过模型建构和数形结合方法建立知识联系，帮助学生形成完整的运动与相互作用知识体系。 其亮点在于采用分类题组与分层练习设计，如从基础v-t图像分析到复杂a-t图像综合题，融入科学推理与问题探究，培养学生图像解读和模型应用能力。这种设计兼顾不同水平学生，助力知识巩固，也为教师提供精准复习教学支持。

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.[多选题][2026江西宜春月考]如图甲所示,粗糙斜面与水平面的夹角为30°,质量为0.3 kg的小物块静 止在A点,现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上,作用一段时间后撤去推力F,小物块能到达的 最高位置为C点,小物块从A到C的v-t图像如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是  ( ) A.小物块到C点时位移为3.6 m B.小物块加速时的加速度大小是减速时的  BC          C.小物块与斜面间的动摩擦因数为      D.推力F的大小为6 N 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　根据v-t图线与t轴围成的面积表示位移,可得小物块从A点运动到C点的总位移x= ×1.2×3 m=1.8 m,A错误;根据v-t图线的斜率表示加速度,可得减速阶段的加速度大小a1=  m/s2=10 m/s2,加速阶 段的加速度a2=  m/s2=  m/s2,则加速与减速阶段的加速度大小之比为 = ,B正确;撤去推力后,小 物块沿斜面向上做匀减速运动,由牛顿第二定律得mg sin 30°+μmg cos 30°=ma1,解得μ= ,C正确;加速 阶段,由牛顿第二定律得F-(mg sin 30°+μmg cos 30°)=ma2,即F-ma1=ma2,解得F=4 N,D错误。 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 第1讲　描述运动的基本概念 代入数据,解得小物块返回斜面底端时的速率v=  m/s 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山东济宁、临沂、聊城期中联考]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 6.[多选题][2026广东深圳开学考]如图甲,质量为m=2 kg的物块挂在弹簧测力计的下端,在弹簧测力计的 拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向,物块的加速度随时间的变化关 系如图乙所示,弹簧测力计始终在弹性限度内。重力加速度 g取10 m/s2。下列说法正确的是( ) A.0~6 s内弹簧测力计的示数先增大后减小 B.2~6 s内物块先失重后超重          AD C.4 s末物块开始向下运动 D.物块在2 s末和6 s末速度等大同向 第1讲　描述运动的基本概念 解析　由图乙知,0~2 s内加速度向上增大,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,可知弹簧测力计示数增大,2~4 s内加速度向上减小,弹簧测力计示数减小,4~6 s内加速度向下增大,根据牛顿第二定律有mg-F=ma,解 得F=mg-ma,可知弹簧测力计示数减小,因此0~6 s内弹簧测力计的示数先增大后减小,A正确;2~6 s内,加 速度先向上后向下,则物块先超重后失重,B错误;4 s末物块的速度向上最大,依然向上运动,C错误;根据 a-t图线与横轴围成的面积代表物块的速度变化,可知物块在2 s末和6 s末速度相同(点拨:2~6 s速度变化 量为零),D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 7.[2026河北保定期末]在地球表面,电磁弹射微重力实验装置采用电磁加速的方式将实验舱竖直向上 匀加速到20 m/s,之后实验舱在上升和下落阶段进行“自由”运动,舱内处于完全失重状态。已知实验 舱所受空气阻力与自身速度成正比。取开始运动时为t=0时刻,上升过程中装置对实验舱的作用力与时 间的关系图线可能正确的是 ( )     C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　实验舱匀加速上升时,由牛顿第二定律有F-mg-Ff=ma,Ff=kv,v=at,故F=kat+mg+ma;之后实验舱 “自由”上升,舱内处于完全失重状态,加速度为重力加速度,装置对实验舱的作用力与空气阻力平衡, 设匀加速上升阶段时间为t1,则匀减速上升阶段中,v=vm-g(t-t1),Ff=kv,F=Ff=20k-kg(t-t1),可知F随时间增大 而均匀减小,C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 8.[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 3mg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 2g,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组四　其他图像 9.[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 10.[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 $