高考核动力高考物理一轮复习 微专题（四）牛顿运动定律在图像问题中的应用课件.ppt

微专题 四 牛顿运动定律在图像问题中的应用 1 与牛顿运动定律相关的v t图像问题两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在0 0 40s时间内的v t图像如图所示 若仅在两物体之间存在相互作用 则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为 答案 b 总结提升 本题从图像切入求出乙的加速度 从而求得t1 可见加速度是解决问题的桥梁 解决此题要注意 速度图像的斜率表示加速度 由速度图像可得出加速度 根据牛顿第二定律可求出质量之比 互动探究 1 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时 一个物体所受空气阻力可忽略 另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比 下列用虚线和实线描述两物体运动的v t图像可能正确的是 答案 d 2 与牛顿运动定律相关的f t图像问题一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0时速率为1m s 从此刻开始在与速度平行的方向上施加一水平作用力f 力f和滑块的速度v随时间的变化规律如图甲 乙所示 两图中f v取同一正方向 则 a 滑块的加速度大小为1m s2b 滑块与水平地面间的滑动摩擦力为2nc 第1s内摩擦力对滑块做功为 0 5jd 第2s内力f的平均功率为3w 解析 由牛顿第二定律可得0 1s内f1 f ma1 1 2s内f2 f ma2 由已知可得f1 1n f2 3n a1 a2 1m s2 解得f 1n m 2kg 选项a正确 b错误 第1s内 滑块的路程等于0 5m 故第1s内摩擦力对滑块做功为 0 5j 选项c正确 第2s内 力f做的功为1 5j 故第2s内力f的平均功率为1 5w 选项d错误 答案 ac 总结提升 根据f t图像可得f合与时间t的关系 f合 t图像与a t图像具有对应关系 根据对应关系列出关系式即可解决相关问题 互动探究 2 利用图像可以描述两个物理量之间的关系 图像除了能直接表明这两个物理量之间的变化特点外 图像与横轴所围的面积还可以表示第三个物理量 例如在v t图像中 图像与横轴所围的面积为物体在这段时间内的位移大小 在探究下落物体所受空气阻力的一次实验中 下落物块质量m 1kg 使其从高处由静止开始下落 利用传感器测出其加速度a随时间t变化的关系如图所示 重力加速度g 10m s2 求 1 空气阻力f随时间t变化的关系 2 加速度a随时间t变化的关系图像所包围的面积代表的物理量 3 物块下落的收尾速度 解析 1 由图像可知 加速度随时间变化的关系为a 10 5t m s2 由牛顿第二定律 mg f ma可得f 5t n 2 因 v a t 故a t图像包围的面积为物块速度的变化量 v 3 由图像可知 t 2s后 物块做匀速直线运动 此时速度即为收尾速度vmt 0时 v0 0所以vm v 10m s 答案 1 f 5t n 2 物块速度的变化量 v 3 10m s 3 与牛顿运动定律相关的f x图像问题如图甲所示 水平面上质量相等的两木块a b用一轻弹簧相连 这个系统处于平衡状态 现用一竖直向上的力f拉动木块a 使木块a向上做匀加速直线运动 如图乙 研究从力f刚作用在木块a瞬间到木块b刚离开地面瞬间的这一过程 并选定该过程中木块a的起点位置为坐标原点 则下面图中能正确表示力f和木块a的位移x之间关系的是 解析 初始状态弹簧被压缩 弹簧对a的弹力平衡着a所受的重力 设弹簧压缩长度为x0 末状态弹簧被拉长 由于b刚离开地面 弹簧对b的弹力平衡着b所受的重力 由于a b所受重力相等 故弹簧伸长量也为x0 初始状态a处于平衡状态 则kx0 mg 当木块a的位移为x时 弹簧向上的弹力的减少量为kx 外力f减去弹力的减少量为系统的合外力 故f kx ma 则得到f kx ma 可见f与x是线性关系 当x 0时 ma 0 答案 a 互动探究 3 如图甲所示 质量分别为m m的物体a b静止在劲度系数为k的弹簧上 a与b不粘连 现对物体a施加竖直向上的力f 使a b一起上升 若以两物体静止时的位置为坐标原点 两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示 则 图甲图乙 答案 ac 强化训练 1 将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出 最终落回抛出点 运动过程中所受阻力大小恒定 方向与运动方向相反 该过程的v t图像如图所示 g取10m s2 下列说法中正确的是 a 小球所受重力和阻力之比为5 1b 小球上升过程与下落过程所用时间之比为2 3 答案 ac 2 如图所示 在倾角为30 的足够长的光滑斜面上有一质量为m的物体 它受到沿斜面方向的力f的作用 力f可按图 a b c d 所示的四种方式随时间变化 图中纵坐标是f与mg的比值 力沿斜面向上为正 已知此物体在t 0时速度为零 若用v1 v2 v3 v4分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率 取g 10m s2 则这四个速率中最大的是 a b c d a v1b v2c v3d v4 解析 a 图中0 2s内物体受沿斜面向下的拉力0 5mg 重力沿斜面向下的分力为0 5mg 因此物体受到的合外力为mg 加速度方向沿斜面向下 大小为g 2 3s内物体受力平衡 v1 20m s b 图中0 1s内物体静止不动 1 2s内物体向下滑动的加速度大小为0 5g 2 3s内物体向下滑动的加速度大小为g v2 15m s c 图中0 1s内物体向下滑动的加速度大小为0 5g 1 3s内物体向下滑动的加速度大小为g v3 25m s d 图中0 2s内物体向下滑动的加速度大小为g 2 3s内物体变为加速度大小为0 5g的向下的减速运动 v4 15m s 答案 c 3 如图甲所示 固定光滑细杆与地面之间的夹角为 在杆上套有一