学案38图像在力学中的应用.docx

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学案38图像在力学中的应用

§3.8图像在力学中的应用

班级：

姓名：

高三（物理）学案

使用时间：

年月编辑人：

刘瑞琴

【学习目标】

能够认识和分析F—t图像，v—t图像，并且可以结合物体的实际运动过程和受力情况，来分析运动过程中某段时间或某个时刻的具体问题。

【重点难点】

牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用

【考纲要求】

牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用Ⅱ类要求

【学习内容】

一．【两类基本图像及其思考方法】：

1.v—t图像：

可以读出运动的方向，瞬时速度，某段时间内的位移,和加速度的大小和方向，结合实际运动情况可以确定出不同过程中物体所受的合外力情况。

2.F—t图像：

首先要清楚该图像表示物体所受的哪个力，还是合外力，根据物体所受的其他力来确定物体的合外力，确定物体不同过程中的加速度。

（在图像中图线和t轴所围的面积表示该力的冲量）

3.两种图像要关注截距，斜率，面积，正负的含义即要与实际受力情况和运动情况紧密结合。

2.【例题分析】：

V—t图像应用：

1.（2011上海第19题）．受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其v—t图线如图所示，则（）

A.在0—t1秒内，外力

大小不断增大

B.在t1时刻，外力

为零

C.在t1—t2秒内，外力

大小可能不断减小

D.在t1—t2秒内，外力

大小可能先减小后增大

2.从同一地点同时开始沿同一方向做直线运动的两个物体Ⅰ．Ⅱ的速度图象如图所示。

在0-t0时间内，下列说法中正确的是（）

A.Ⅰ．Ⅱ两个物体所受的合外力都在不断减小

B.Ⅰ．Ⅱ两个物体的平均速度大小都是（v1+v2）/2

C.Ⅰ物体的位移不断增大，Ⅱ物体的位移不断减小

D.Ⅰ物体所受的合外力不断增大，Ⅱ物体所受的合外力不断减小

3.一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图8所示，则 （    ）

A．t3时刻火箭距地面最远

B．t2～t3时间内，火箭在向下降落

C．t1～t2时间内，火箭处于失重状态

D．0～t3时间内，火箭始终处于失重状态

4.质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v—t图象如图1所示。

g取10m/s2，

求：

（1）物体与水平面间的运动摩擦系数μ。

（2）水平推力

的大小；

（3）0—10s内物体运动位移的大小。

5．一个物体在水平面上受到恒定的水平力作用，从静止开始运动，经过时间t后撤去外力，物体继续运动，其v－t图线如图25－6所示，则在此过程中，水平拉力和滑动摩擦力的大小之比为F∶f＝________．

6．一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下的v-t图象如图所示．则斜面的倾角以及物体与斜面的动摩擦因数μ分别为多少？

（g取10m/s2）

7．有两个光滑固定的斜面AB和BC，A和C两点在同一水平面上，斜面BC比斜面AB长（如图a所示）．一个滑块自A点以速度vA上滑，到达B点时速度减小为零，紧接着沿BC滑下．设滑块从A点到C点的总时间是tC，那么下列四个图（图b）中，正确表示滑块速度的大小v随时间t变化的规律的是（）

8.一质量m=2.0kg的小物块以一定的初速度冲上一倾角为37º足够长的斜面，某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，并用计算机做出了小物块上滑过程的速度—时间图线，如图所示。

（取sin37º=0.6cos37º=0.8g=10m/s2）求：

（1）小物块冲上斜面过程中加速度的大小；

（2）小物块与斜面间的动摩擦因数；

（3）小物块返回斜面底端时的速度大小（结果保留一位小数）。

F—t图像应用：

9.物体在与其初速度始终共线的合外力F的作用下运动取v0方向为正时，合外力F随时间t的变化情况如图所示，则在0～t2这段时间内（）

A.物体的加速度先减小后增大，速度也是先减小后增大

B.物体的加速度先增大后减小，速度也是先增大后减小

C.物体的加速度先减小后增大，速度一直在增大

D.物体的加速度先减小后增大，速度一直在减小

思考与讨论：

（1）该物体受力的特点

（2）物体的运动性质可用那些方法描述？

（3）在这段时间内，合外力的做功情况和物体动能变化情况如何？

合外力的冲量和物体动量的变化量如何？

10．静止在光滑水平面上的物体，同时受到两个水平方向的外力F1与F2，F1、F2的变化如图3-6-1所示，则关于物体运动状态的说法中正确的是（）

A．速度大小不断增大，方向与F1相同

B．速度的大小先减小后增大，速度方向与F1相同

C．加速度的大小先增大后减小，加速度方向与F1相同

D．加速度的大小先减小后增大，加速度方向与F2相同

11.一物体静止在光滑水平面上，同时受到两个方向相反的水平拉力F1、F2的作用，Fl、F2随位移变化，如图所示．则物体的动能将（）

A．一直变大，至20m时达最大

B．一直变小，至20m时达最小

C．先变大至10m时最大，再变小

D．先变小至10m时最小，再变大

12．一物体放在光滑的水平地面上、初速度为零．今在水平方向对物体施加一个如图所示的随时间变化的力，开始时力向东，运动共历时1min，那么在1min内（）

A.物体时而向东运动，时而向西运动，1min末位于初始位置，速度为零

B.物体时而向东运动，时而向西运动，1min末位于初始位置之东，速度为零

C.物体时而向东运动，时而向西运动，1min末继续向东运动

D.物体一直向东运动，从不向西运动，1min末位于初始位置之东，速度为零

13.如图所示，表示某物体所受的合力随时间变化的关系图象，设物体的初速度为零，则下列说法中正确的是（  ）

A．物体时而向前运动，时而向后运动，2s末在初始位置的前边

B．物体时而向前运动，时而向后运动，2s末在初始位置处

C．物体一直向前运动，2s末物体的速度为零

D．若物体在第1s内的位移为L，则在前4s内的位移为

14.质点所受的力F随时间变化的规律如图图3－１－９所示，力的方向始终在一直线上.已知t=0时质点的速度为零.在图所示的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的动能最大（）

A．t1B．t2C．t3D．t4

15.质量为10kg的物体置于水平地面上，它与地面间的动摩擦因数0.2。

从t=0开始，物体以一定的初速度向右运动，同时受到一个水平向左的恒力F=10N的作用。

则反映物体受到的摩擦力Ff随时间t变化的图象是下列图示中的（取水平向右为正方向，g取10m/s2）

16.质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。

从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。

重力加速度g取10m/s²，则

（1）物体在t=0至t=12s这段时间的位移大小为多大？

（2）t=12s时，物体的速度多大？

17.[2011·北京卷]“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下的一种极限运动．某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示．将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g.据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为（　　）

A．gB．2gC．3gD．4g

18.电梯地板上有一个质量为200kg的物体，它对地板的压力随时间变化的图像如图所示．则电梯从静止开始向上运动，在7s内上升的高度为（）

A．10mB．30mC．40mD．50m

19.如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆，滑杆上端固定，下端悬空，为了研究学生沿杆的下滑情况，在竿的顶部装有一拉力传感器，可显示竿顶端所受拉力的大小，现有一学生（可视为质点）从上端由静止开始滑下，5s未滑到竿底时速度恰好为零，从学生开始下滑时刻计时，传感器显示拉力随时间变化情况如图乙所示，g取10m/s2，

求:

（1）该学生下滑过程中的最大速率；

（2）图中F1的大小；（3）滑杆的长。

F—tV—t图像的综合应用：

20.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。

取重力加速度g＝10m/s2。

由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为

A．m＝0.5kg，μ＝0.4B．m＝1.5kg，μ＝

B．C．m＝0.5kg，μ＝0.2D．m＝1kg，μ＝0.2

21.某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力）四个选项中正确的是（   ）

22.（07年上海卷）固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g＝10m/s2。

求：

（1）小环的质量m；

（2）细杆与地面间的倾角。

23.（2009年上海物理）22．如图（a），质量m＝1kg的物体沿倾角＝37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。

求：

（1）物体与斜面间的动摩擦因数；

（2）比例系数k。

（sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2）

24.（新课标理综第21题）.如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。

假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。

现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（）

25.图3-1中，质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为μ＝0.2．在木板上施加一水平向右的拉力F，在0~3s内F的变化如图3-2所示，图中F以mg为单位，重力加速度g=10m/s2．整个系统开始时静止．

（1）求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度；

（2）在同一坐标系中画出0—3s内木板和物块的v—t图象，据此求0—3s内物块相对于木板滑过的距离。

26.一个物体在斜面上以一定的速度沿斜面向上运动，斜面底边水平，斜面倾角θ可在0～90°间变化，设物体达到的最大位移x和倾角θ间关系如图25－4所示，试计算θ为多少时x有最小值，最小值为多少？

归纳总结：

以下各图分别表示静止的物体在几种情况下所受合外力随时间的变化，分析比较各种情况下物体的运动情况。