专题16 动力学动态分析、动力学图像问题（学生版）新高一物理多维度导学与分层专练

高一物理多维度导学与分层专练专题16动力学动态分析、动力学图像问题导练目标导练内容目标1动力学动态分析目标2动力学v-t图像目标3动力学F-t、F-a图像目标4动力学a-t图像【知识导学与典例导练】一、动力学动态分析模型球+竖置弹簧模型球+水平弹簧模型球+斜弹簧模型蹦极跳模型实例规律①A点接触弹簧，弹簧处于原长状态，球的加速度a=g，方向竖直向下；②B点mg=F=kx，球受合外力为零，速度最大；③C点为A点对称位置，球的加速度a=g，方向竖直向上；④D点为最低点，速度为零，加速度a>g，方向竖直向上。①设定条件：水平面粗糙，物块与弹簧拴在一起；向左压缩弹簧最大松手；②当kx=μmg时，速度最大，所在位置为O点的左侧。①设定条件：斜面光滑；②B点接触弹簧，弹簧处于原长状态，球的加速度a=gsinθ，方向沿斜面向下；③当mg=F=mgsinθ时，球受合外力为零，速度最大；④压缩至最低点，速度为零，加速度a>gsinθ，方向斜面向上。规律类似于“球+竖置弹簧模型”【例1】如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由c→b的运动过程中，下列说法正确的是（）A．小球的机械能守恒B．小球的动能一直增加C．小球的加速度随时间减少D．小球动能的增加量小于弹簧弹性势能的减少量【例2】如图所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点，如果物体受到的摩擦力恒定，则（）A．物体从A到O加速，从O到B减速B．物体从A到O速度越来越小，从O到B加速度不变C．物体从A到O间先加速后减速，从O到B一直减速运动D．物体运动到O点时所受合力为零【例3】如图所示，轻质弹簧的下端固定在光滑斜面的底部，一个质量为m的物块以平行斜面的初速度v向弹簧运动。已知弹簧始终处于弹性限度范围内，则下列判断正确的是（）A．物块从出发点到最低点过程中，物块减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能B．物块碰到弹簧后立刻开始做减速运动C．物块的动能最大时，物块的重力势能与弹簧势能之和最小D．物块从接触弹簧到最低点的过程中，加速度不断减小【例4】为了研究蹦极运动过程，做以下简化：将游客视为质点，他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点，另一端和游客相连。游客从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起，整个过程中弹性绳始终在弹性限度内。游客从的过程中，下列说法正确的是（）A．从B到C过程中，游客的速度先增大后减小B．从B到C过程中，游客的机械能保持不变C．从O到C过程中，游客的重力势能减少，动能增大D．从B到D过程中，游客的加速度一直减小动力学图像常见图像v­t图像、a­t图像、F­t图像、F­a图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，求解物体的运动情况。(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，求解物体的受力情况。(3)由已知条件确定某物理量的变化图像。解题策略(1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像。(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。破题关键(1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等。(3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点。动力学v-t图像【例5】质量完全相同的两个物体A和B与水平面之间的动摩擦因数完全相同，在水平拉力的作用下从同一位置同时开始沿同一方向运动，运动的图像如图所示，其中物体A的图线与横轴之间的夹角为45°，以下对两个物体运动的判断中正确的是（）A．物体A的加速度是B．物体B所受的水平拉力一定是逐渐增大的C．时刻两物体相遇D．0—时间内，物体A受到的水平拉力始终比物体B所受的水平拉力大动力学F-t、F-a图像【例6】一物块质量为，在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取。则（）A．时物块回到初始位置 B．时物块改变运动方向C．时物块的速度为零 D．时间内物块运动的总路程为【例7】某实验小组在探究接触面间的动摩擦因数实验中，如图甲所示，将一质量为M的长木板放置在水平地面上，其上表面有另一质量为m的物块，刚开始均处于静止状态。现使物块受到水平力F的作用，用传感器测出水平拉力F，画出F与物块的加速度a的关系如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个运动过程中物块从未脱离长木板。则（）A．长木板的质量为2kgB．长木板与地面之间的动摩擦因数为0.4C．长木板与物块之间的动摩擦因数为0.1D．当拉力F增大时，长木板的加速度可能不变动力学a-t图像【例8】如图甲所示，一个质量为的物体在水平力作用下由静止开始沿粗糙水平面做直线运动，时撤去外力。物体的加速度随时间的变化规律如图乙所示。则下列说法错误的是（）。A．的大小为B．和内物体加速度的方向相反C．时，物体离出发位置最远D．末物体的速度为0【多维度分层专练】1．如图甲所示，原长为的轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球从弹簧上端某高度（对应图像P点）自由下落，其速度v和离地高度h之间的关系图像如图乙所示，其中A为曲线的最高点，B是曲线和直线的连接点，空气阻力忽略不计，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，g取，则下列说法正确的是（）A．P点的离地高度为2.15m，弹簧的原长B．小球运动的过程中，加速度的最大值为C．从小球开始运动到将弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能守恒D．从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量2．弹簧的一端固定在墙上，另一端系一质量为m的木块，弹簧为自然长度时木块位于水平地面上的O点，如图所示。现将木块从O点向右拉开一段距离L后由静止释放，木块在粗糙水平面上先向左运动，然后又向右运动，往复运动直至静止。已知弹簧始终在弹性限度内，且弹簧第一次恢复原长时木块的速率为，则（

）A．木块第一次向左运动经过O点时速率最大B．木块最终停在O点C．整个运动过程中木块速率为的时刻只有一个D．整个运动过程中木块速率为的时刻只有两个3．如图所示是玩家玩“蹦极”游戏的真实照片，玩家将一根长为OA的弹性绳子的一端系在身上，另一端固定在高处，然后从高处跳下，其中OA为弹性绳子的原长，B点是绳子弹力等于重力的位置，C点是玩家所到达的最低点，下列说法正确的是（）A．从O到B，玩家先做加速运动后做减速运动B．从O到C，重力对人一直做正功，人的重力势能一直减小C．从A到C，玩家的加速度先向下后向上D．从O到C，弹性绳子的弹性势能一直增加4．如图所示，倾角为θ的固定斜面AB段粗糙，BP段光滑，一轻弹簧下端固定于斜面底端P点，弹簧处于原长时上端位于B点，质量为m的物体（可视为质点）从A点由静止释放，第一次将弹簧压缩后恰好能回到AB的中点Q。已知A、B间的距离为x，重力加速度为g，则（）A．物体最终停止于Q点B．物体由A点运动至最低点的过程中加速度先不变后减小为零，再反向增大直至速度减为零C．物体与AB段的动摩擦因数D．物体在从开始到最终停止的整个运动过程中克服摩擦力做的功为mgxsinθ5．如图甲所示，地面上有一物体，物体上端连接一劲度系数为k的轻质弹簧，用力F向上提弹簧，物体加速度a与力F的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．如果弹簧形变量，物体保持静止B．当力后，物体做匀加速直线运动C．物体的质量D．当地重力加速度6．质量为的雪橇在倾角的斜坡向下滑动过程中，所受的空气阻力与速度成正比，比例系数k未知。雪橇运动的某段过程图像如图中实线所示，且是曲线最左端那一点的切线，B点的坐标为，线是曲线的渐近线，已知。下列说法中正确的是（）A．当时，雪橇的加速度为 B．在过程中雪橇的平均速度为C．雪橇与斜坡间的动摩擦因数是0.75 D．空气阻力系数k为7．如图1所示，在光滑水平面上有一质量为的长木板，其上叠放一质量为的小木块。现给木板施加一随时间增大的水平力（是常数），木板的加速度随时间的变化关系如图2所示，已知木块与木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等，取，则（）A．在0～2s时间内，小木块与长木板间的摩擦力逐渐增大B．小木块与长木板间的动摩擦因数为0.1C．质量与之比为D．当小木块从长木板上脱离时