高考物理总复习第三章运动和力的关系章末核心素养提升

一、“数形结合”分析动力学问题1.题型特点物理公式与物理图像的结合是中学物理的重要题型，也是近年高考的热点。对于已知图像求解相关物理量的问题，往往是从结合物理过程分析图像的横、纵轴所对应的物理量的函数关系入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果。2.解题关键(1)搞清图像所揭示的物理规律或物理量间的函数关系，看懂图像中的“轴”“线”“点”“斜率”“面积”“截距”等所表示的物理意义。需要具有将物理情景转化为图像问题的能力。运用图像解题包括两个方面：①用给定的图像解答问题；②根据题意作图，运用图像解答问题。(2)文字语言、函数语言、图像语言与物理情景之间的相互转换，是确立解题方向、迅速明确解题方法的前提，关系如图。【例1(2021·山东泰安市检测)物体在竖直向上的拉力F作用下由静止向上加速运动，得到如图1所示的v－x图像，图线为顶点在坐标原点，开口向右的一条抛物线，在向上运动过程中()图1A.拉力F逐渐变小B.拉力F逐渐变大C.物体速度从0加速到15m/s经历时间为1.5sD.物体速度从0加速到15m/s经历时间为3s解析设抛物线方程为v2＝kx，代入图中数据(10，10)可得k＝10m/s2，又v2＝2ax，则a＝5m/s2，因此a为定值，根据F－mg＝ma可知拉力F也为定值，选项A、B错误；根据运动学知识可得物体速度从0加速到15m/s经历时间t＝eq\f(Δv,a)＝3s，选项C错误，D正确。答案D【例2(2021·山西朔州市期末)如图2甲所示，水平面上一质量为m的物体，在水平力F作用下从静止开始加速运动，力F的功率P恒定不变，运动过程所受的阻力f大小不变，加速运动t时间后物体的速度达到最大值vm，F作用过程中物体的速度v的倒数与加速度a的关系图像如图乙所示，仅在已知功率P的情况下，根据图像所给的信息不能求出以下哪个物理量()图2A.物体的质量mB.物体所受阻力fC.物体加速运动的时间tD.物体运动的最大速度vm解析由题意可知P＝Fv，根据牛顿第二定律得F－f＝ma，即eq\f(P,v)－f＝ma变形得eq\f(1,v)＝eq\f(m,P)a＋eq\f(f,P)由图乙可知，斜率eq\f(m,P)＝0.03s3·m－2，纵轴截距eq\f(f,P)＝0.1m－1·s，P已知，可求出m和f，选项A、B不符合题意；水平力等于阻力时，速度达到最大，则有P＝Fvm＝fvm，能求出vm，选项D不符合题意；因功率P恒定，由P＝Fv知，v增大，F减小，则物体先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，根据条件不能求出加速运动的时间，选项C符合题意。答案C二、以“滑块—木板”模型为背景考查综合分析能力1.滑块不受拉力而木板受拉力木板受逐渐增大的水平拉力而滑块不受拉力，这种情况下，开始滑块和木板一起做变加速运动，当滑块加速度达到其最大值μg时，滑块、木板开始发生相对滑动，此后滑块加速度保持不变，木板加速度逐渐增大。2.给滑块一初速度v0，两者都不受拉力且叠放在光滑水平面上(1)若木板足够长，这种情况下，滑块减速、木板加速，直至两者速度相等，之后将一起匀速运动下去，其速度关系为v0－a滑t＝a板t。(2)若木板不够长，这种情况下，滑块会一直减速到滑下木板，木板会一直加速到滑块滑下。分离前滑块加速度大小a滑＝μg，木板的加速度大小a板＝eq\f(μm滑g,m板)。3.木板有初速度v0，两者都不受拉力且叠放在光滑水平面上(1)若木板足够长，木板减速、滑块加速，直至两者速度相等，之后将一起匀速运动下去，其速度关系为v0－a板t＝a滑t。(2)若木板不够长，则木板会一直减速到滑块滑下，滑块会一直加速到滑下木板。分离前滑块的加速度大小a滑＝μg，木板的加速度大小a板＝eq\f(μm滑g,m板)。【例3(2019·江苏卷，15)如图3所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：图3(1)A被敲击后获得的初速度大小vA；(2)在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB′；(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。解析A、B的运动过程如图所示(1)由牛顿第二定律知，A加速度的大小aA＝μgA做匀变速直线运动时，veq\o\al(2,A)＝2aAL解得vA＝eq\r(2μgL)。(2)设A、B的质量均为m对齐前，B所受合外力大小F＝3μmg由牛顿第二定律F＝maB，得aB＝3μg对齐后，A、B整体所受合外力大小F′＝2μmg由牛顿第二定律F′＝2maB′，得aB′＝μg。(3)设经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为xA、xB，A加速度的大小aA＝μg则v＝aAt，v＝vB－aBt