《新课标高中物理图像与方法》专题02 动力学常见图像分析（原卷版）

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2022 版新课标高中物理图像与方法

专题 02 动力学常见图像分析

一.动力学中图象问题的综述...............................................................................................................................1

二.通过 F-t

、

F-x 图像分析运动情况...................................................................................................................1

三.通过 v-t

、

a-t 图像分析受力情况.....................................................................................................................3

四.通过 a-F 图像分析力与运动的关系................................................................................................................5

五.非常规运动学图像在动力学中的应用...........................................................................................................7

一.动力学中图象问题的综述

1．“两大类型”

(1)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况．

(2)已知物体在某一过程中速度、加速度随时间的变化图线．要求分析物体的受力情况．

2．“一个桥梁”：加速度是联系 v t图象与 Ft 图象的桥梁．

3．解决图象问题的方法和关键

(1)分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，

会分析临界点．

(2)注意图象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

等表示的物理意义．

(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与物体的运动情况相结合，再结合斜率、特殊点、面积等的物理

意义，确定从图象中得出的有用信息．这些信息往往是解题的突破口或关键点．

二.通过 F-t

、

F-x 图像分析运动情况

【方法技巧】解决图象综合问题的关键

图象反映了两个变量之间的函数关系，必要时需要根据物理规律进行推导，得到函数关系后结合图线的斜

率、截距、面积、交点坐标、拐点的物理意义对图象及运动过程进行分析．

【典例分析 1】(2020·哈师大附中模拟)如图甲所示，水平长木板上有质量 m＝1.0 kg 的物块，受到随时间 t

变化的水平拉力 F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力 Ff的大小．重力加速度 g取10 m/s2.下

列判断正确的是 (　　)

A．5 s 内拉力对物块做功为零

B．4 s 末物块所受合力大小为 4.0 N

C．物块与木板之间的动摩擦因数为 0.4

D．6～9 s 内物块的加速度的大小为 2.0 m/s2

【典例分析 2】(2020·成都龙泉二中月考)一平台的局部如图甲所示，水平面光滑，竖直面粗糙，物体 B与

竖直面动摩擦因数 μ＝0.5，右角上固定一定滑轮，在水平面上放着一质量 mA＝1.0 kg、大小可忽略的物块

A，一轻绳绕过定滑轮，轻绳左端系在物块 A上，右端系住物块 B，物块 B质量 mB＝1.0 kg，物块 B刚好可

与竖直面接触．起始时令两物体都处于静止状态，绳被拉直，设物体 A距滑轮足够远，台面足够高，最大

静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦，g取10 m/s2，求：

(1)同时由静止释放A、B，经t＝1 s，则A的速度多大；

(2)同时由静止释放A、B，同时也对物块 B施加力 F，方向水平向左，大小随时间变化规律如图乙所示，求

物块 B运动过程中的最大速度和物块 B经多长时间停止运动．

【典例分析 3】.(2018·全国卷Ⅰ·15)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块 P，系统处于静

止状态．现用一竖直向上的力 F作用在 P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示 P离开静止位置的位

移，在弹簧恢复原长前，下列表示 F和x之间关系的图象可能正确的是(　　)

【典例分析 4】(2020·湖北三校联考)水平地面上有一轻质弹簧，下端固定，上端与物体 A相连接，整个系

统处于平衡状态．现用一竖直向下的力压物体 A，使A竖直向下匀加速运动一段距离，整个过程中弹簧一

直处在弹性限度内．下列关于所加力 F的大小和运动距离x之间的关系图象正确的是 (　　)

三.通过 v-t

、

a-t 图像分析受力情况

【典例分析 1】(2020·浙江省选考十校联盟)(多选)如图甲所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，斜

面的倾角θ＝37°，现有质量 m＝2.2 kg 的物体在水平向左的外力F的作用下由静止开始沿斜面向下运动，

经过2 s 撤去外力F，物体在 0～4 s 内运动的速度与时间的关系图线如图乙所示。已知 sin37°＝0.6，cos37°

＝0.8，g＝10 m/s2，则(　　)

A．物体与斜面间的动摩擦因数为 0.5

B．水平外力F＝5.5 N

C．水平外力F＝4 N

D．物体在 0～4 s 内的位移为24 m

【典例分析 2】(2019·全国卷Ⅲ)(多选)如图 a，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固

定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在 t＝4 s 时撤去外

力。细绳对物块的拉力 f随时间 t变化的关系如图 b所示，木板的速度 v与时间 t的关系如图 c所示。木板

与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取 10 m/s2。由题给数据可以得出(　　)

A．木板的质量为 1 kg

B．2～4 s 内，力 F的大小为 0.4 N

C．0～2 s 内，力 F的大小保持不变

D．物块与木板之间的动摩擦因数为 0.2

【典例分析 3】(2020·宁夏银川模拟)将一个质量为 1 kg 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图象如图所示，g取10 m/s2.下列说法正确的是

(　　)

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