高考物理 掌握母题100例触类旁通赢 母题二十三 与牛顿运动定律相关的图像问题.doc

高考物理 掌握母题100例触类旁通赢 母题二十三 与牛顿运动定律相关的图像问题掌握母题100例，触类旁通赢高考高考题千变万化，但万变不离其宗千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍母题二十三与牛顿运动定律相关的图像问题【解法归纳】从图象中找出解题信息，把图象与物理图景相联系，应用牛顿运动定律及其相关知识解答图11典例23．（2010福建理综）质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力和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11所示重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为A.18m B.54m C.72m D.198m在6-9s时间内：F=f，物体做匀速直线运动，位移 s3=vt=63m=18m在9-12时间内：F>f，物体以v=6m/s为初速度，以a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动，位移 s4=vt+at2=63m+232m=27m 所以0~12s内物体的位移为：s=s1+s2+s3+s4=54m，选项B正确。

答案】B【点评】本题属于多过程问题，综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动、F-t图象等知识点，需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质衍生题1．（2010高考海南物理）图7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8所示，图中F以mg为单位，重力加速度g2m m F 图1图21　2　1　3　t/s00.4　F/mg 1.5　图7 图8=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解析：(1)设木板和物块的加速度分别为a和a’，在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt’，木板和物块之间摩擦力的大小为f，依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得f=ma’ ① f=μmg，当vt’< vt ② vt2’=vt1’+a’(t2-t1) ③ F-f=(2m)a ④ vt2=vt1+a (t2-t1) ⑤由①②③④⑤式与题给条件得v1=4m/s，v1.5=4.5m/s，v2=4m/s，v3=4m/s， ⑥ v2’=4m/s，v3’=4m/s， ⑦v/(m•s-1)1　2　3　t/s04.5　1.5　4　2　物块木板图9(2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的图象，如右图所示。

在0～3s内物块相对于木板的距离△s等于木板和物块v—t图线下的面积之差，即图中带阴影的四边形面积，该四边形由两个三角形组成，上面的三角形面积为0.25(m)，下面的三角形面积为2(m)，因此△s=2.25 F/N100320400440t/s0123465衍生题2（2006全国理综Ⅱ24，19分）一质量为m=40kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10m/s2解析：由图可知，在t＝0到t1＝2s的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的匀加速运动设在这段时间内体重计作用于小孩的力为f1，电梯及小孩的加速度为a1，由牛顿第三定律可知f1=440N，根据牛顿第二定律，得：f1－mg＝ma1 ①在这段时间内电梯上升的高度h1＝ ②在t1到t2＝5s的时间内，体重计的示数等于mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为t1时刻的电梯的速度，即v1＝a1t1 ③在这段时间内电梯上升的高度h1＝v1t2 ④在t2到t＝t3＝6s的时间内，体重计的示数小于mg，故电梯应做匀减速上升运动。

设这段时间内体重计作用于小孩的力为f2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第三定律可知f2=320N，由牛顿第二定律，得：mg－f2＝ma2　　　　　　　　⑤在这段时间内电梯上升的高度　h3＝⑥电梯上升的总高度h＝h1＋h2+h3 ⑦由以上各式，解得h＝9m图12衍生题3．(2010安徽理综)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12所示g取10 m/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解析】（1）设物体做匀减速直线运动的时间为△t2，初速度为v20，末速度为v21，加速度为a2，则a2==-2m/s2设物体所受摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有Ff = ma2Ff = -μmg解得 μ=0.2（2）设物体做匀加速直线运动的时间为△t1，初速度为v10，末速度为v20，加速度为a1，则a1==1m/s2根据牛顿第二定律，有F+Ff = ma1解得 F =6N（3）由速度图象与横轴所围的面积得s=△t1+v20△t2=46m【点评】此题考查与图象相关的牛顿第二定律应用问题。

要把物体运动图象与物体运动图景对应起来，应用相关知识解答衍生题4（2010上海奉贤模拟）两个完全相同的物体A、B，质量均为m = 0.8kg，在同一粗糙水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动图中的两条直线分别表示A物体受到水平拉力F作用和B物体不受拉力作用的v－t图像，求：v/ms-1t/s0369122468（1）两物体与地面之间的动摩擦因素μ；（2）物体A所受拉力F的大小；（3）12s末物体A、B之间的距离S解析：（1）由v—t图得aB= = m/s2 = － m/s2－μmg= maB 得到μ= 1/15=0.067 （2）aA = = m/s2 = m/s2 由牛顿第二定律F－f = ma1 解得 F = 0.8N （3）设A、B在12s内的位移分别为S1、S2，由v—t图得S1 = （4 + 8）12m = 72mS2 = 64m = 12m 故S = S1－S2 = 60m衍生题5.（2007年高考上海物理）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a解析】 由图得前2s，沿杆方向的推力F1=5.0N：2s后，沿杆方向的推力F2=5.5N：前2s小环做匀加速直线运动，其加速度a＝＝0.5m/s2，前2s对小环由牛顿第二定律有：F1－mg sina＝ma，2s后小环做匀速直线运动，有：F2＝mg sina，联立解得m==1kgsina=F2/mg=0.5，所以，a＝30点评】要能够从题给图像中找出物体运动情况和受力情况 ……衍生题6（2010西安模拟）如图甲所示，一个质量为m=4kg的小滑块A，在水平力F0=20N作用下，在水平面上沿x轴正方向以v0=5m/s做匀速直线运动在x≥0区域，存在场力作用区，可对滑块施加竖直向下的作用力F，并通过传感器来控制力的变化从滑块A进入场力作用区开始，力的变化如图乙所示求滑块在场力作用区域运动的距离已知，，）.解析：滑块最初做匀速直线运动，F0=μmg解得μ=0.5当滑块A进入场力作用区域后，由于摩擦力增大，所以做减速运动令F1=5N，每一个场力区域的宽度L=1m，由牛顿运动定律，滑块A运动在第n个场力区域内，加速度大小为an= μnF1/m- 6 - / 6。