2026高考物理大一輪復(fù)習-第三章 第12課時 動力學兩類基本問題 動力學圖像問題-專項訓練【含答案】

第12課時動力學兩類基本問題動力學圖像問題目標要求1.掌握動力學兩類基本問題的求解方法。2.理解各種動力學圖像，并能分析圖像特殊點、斜率、截距、面積的物理意義?？键c一動力學兩類基本問題1.解決動力學兩類基本問題的思路2.分析動力學兩類基本問題的關(guān)鍵(1)做好兩類分析：物體的受力分析和物體的運動過程分析；(2)搭建兩個橋梁：加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；連接點的速度是聯(lián)系各物理過程的橋梁。例1在發(fā)射火箭過程中，首先由火箭助推器提供推力，使火箭上升到30km高空時速度達到1.2km/s，助推器脫落，經(jīng)過一段時間落回地面。已知助推器脫落后的運動過程中，受到的阻力大小恒為助推器重力的15，g取10m/s2。求：(1)助推器能上升到距離地面的最大高度；(2)助推器落回地面的速度大小和助推器從脫離到落地經(jīng)歷的時間。例2(2022·浙江1月選考·19)第24屆冬奧會在我國舉辦。鋼架雪車比賽的一段賽道如圖甲所示，長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點平滑連接，斜道與水平面的夾角為15°。運動員從A點由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到B點時速度大小為8m/s，緊接著快速俯臥到車上沿BC勻加速下滑(圖乙所示)，到C點共用時5.0s。若雪車(包括運動員)可視為質(zhì)點，始終在冰面上運動，其總質(zhì)量為110kg，重力加速度g取10m/s2，sin15°＝0.26，求雪車(包括運動員)(1)在直道AB上的加速度大??；(2)過C點的速度大??；(3)在斜道BC上運動時受到的阻力大小。動力學問題的解題思路例3如圖所示，OA、OB、OC是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細桿，O、A、B、C位于同一圓周上，O為圓周的最高點，A為圓周的最低點，O'為圓心，每根桿上都套著一個小滑環(huán)(未畫出)，三個滑環(huán)從O點無初速度釋放，它們到達A、B、C三點的時間分別為t1、t2、t3，則下列關(guān)系正確的是()A.t1>t2>t3 B.t1<t2<t3C.t1>t2＝t3 D.t1＝t2＝t3拓展(1)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到圓環(huán)的最低點所用時間，如圖甲所示；(2)兩個豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點，質(zhì)點沿不同的光滑弦從上端由靜止開始滑到下端所用時間，如圖乙所示；(3)如圖丙所示，OA為傾角為θ的光滑斜面，若OB＝L，重力加速度為g，則物塊從斜面頂端A滑到斜面底端的時間t＝，若斜面傾角可變(底邊長度不變)，當θ＝時，物塊沿斜面下滑的時間最短，最短時間tmin＝?？键c二動力學圖像問題常見的動力學圖像v－t圖像、a－t圖像、F－t圖像、F－a圖像等。(1)v－t圖像：根據(jù)圖像的斜率判斷加速度的大小和方向，再根據(jù)牛頓第二定律列方程求解。(2)a－t圖像：注意加速度的正負，正確分析每一段的運動情況，然后結(jié)合物體的受力情況應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。(3)F－t圖像：結(jié)合物體受到的力，由牛頓第二定律求出加速度，分析每一段的運動情況。(4)F－a圖像：首先要根據(jù)具體的物理情景，對物體進行受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出兩個量間的函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)函數(shù)關(guān)系式結(jié)合圖像，明確圖像的斜率、截距或面積的意義，從而由圖像給出的信息求出未知量。例4(多選)(2023·全國甲卷·19)用水平拉力使質(zhì)量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運動，兩物體與桌面間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲和μ乙。甲、乙兩物體運動后，所受拉力F與其加速度a的關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知()A.m甲<m乙 B.m甲>m乙C.μ甲<μ乙 D.μ甲>μ乙例5(多選)(2021·全國乙卷·21)水平地面上有一質(zhì)量為m1的長木板，木板的左端上有一質(zhì)量為m2的物塊，如圖(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物塊上，F(xiàn)隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示，其中F1、F2分別為t1、t2時刻F的大小。木板的加速度a1隨時間t的變化關(guān)系如圖(c)所示。已知木板與地面間的動摩擦因數(shù)為μ1，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ2，假設(shè)最大靜摩擦力均與相應(yīng)的滑動摩擦力相等，重力加速度大小為g。則()A.F1＝μ1m1gB.F2＝m2(m1+m2)C.μ2>m1+D.在0~t2時間段物塊與木板加速度相等分析動力學圖像問題的方法技巧1.分清圖像的類別：即分清橫、縱坐標所代表的物理量，明確其物理意義，掌握物理圖像所反映的物理過程。2.建立圖像與物體運動間的關(guān)系：把圖像與具體的題意、情景結(jié)合起來，明確圖像反映的是怎樣的物理過程。3.建立圖像與公式間的關(guān)系：對于a－F圖像、F－x圖像、v－t圖像、v2－x圖像等，都應(yīng)先建立函數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系讀取信息或描點作圖，特別要明確圖像斜率、面積、截距等對應(yīng)的物理意義。4.要注意一些特殊點：比如起點、截距、轉(zhuǎn)折點、兩圖線的交點，特別注意臨界點(在臨界點物體運動狀態(tài)往往發(fā)生變化)。

答案精析例1(1)90km(2)1200m/s250s解析(1)助推器脫落后，受到阻力Ff＝15上升過程，由牛頓第二定律有mg+Ff＝ma1解得a1＝12m/s2，方向豎直向下，則助推器向上做勻減速直線運動，繼續(xù)上升的高度h2＝v022a1＝6×104所以助推器能上升到距離地面的最大高度為h＝h1+h2＝90km。(2)助推器從最高點開始下落過程中，由牛頓第二定律可知mg－Ff＝ma2解得a2＝8m/s2落回地面的速度大小為v＝2a2h＝1助推器從脫離到最高點所用時間t1＝v0a1＝從最高點到落地點所用時間t2＝va2＝150所以助推器從脫離到落地經(jīng)歷的時間t＝t1+t2＝250s。例2(1)83m/s2(2)12m/s解析(1)雪車(包括運動員)在直道AB上做勻加速運動，則有v12＝2a1解得a1＝83m/s(2)由v1＝a1t1解得t1＝3s雪車(包括運動員)在斜道BC上勻加速下滑，則有x2＝v1t2+12a2t2＝t－t1＝2s解得a2＝2m/s2過C點的速度大小v＝v1+a2t2＝12m/s(3)在斜道BC上由牛頓第二定律，有mgsinθ－Ff＝ma2解得Ff＝66N。例3D[設(shè)桿與豎直方向的夾角為θ，則有2R·cosθ＝12gcosθ·t2，解得t＝2Rg，可知從O點無初速度釋放的小滑環(huán)到達A、B、C三點的時間相等，即t1＝t2＝t3，故選D拓展(1)相等(2)相等(3)4Lgsin2解析(3)設(shè)物塊的質(zhì)量為m，由mgsinθ＝ma得：a＝gsinθ，x＝Lcosθ＝得：t＝4當sin2θ＝1，即θ＝45°時，時間最短，tmin＝4L例4BC[根據(jù)牛頓第二定律有F－μmg＝ma，整理得F＝ma+μmg，可知F－a圖像的斜率為m，縱軸截距為μmg，則由題圖可看出m甲>m乙，μ甲m甲g＝μ乙m乙g，則μ甲<μ乙。故選B、C。]例5BCD[由題圖(c)可知，t1時刻物塊、木板一起剛要在水平地面上滑動，物塊與木板相對靜止，此時以整體為研究對象有F1＝μ1(m1+m2)g，故A錯誤；由題圖(c)可知，t2時刻物塊與木板剛要發(fā)生相對滑