第三章 本章學(xué)科素養(yǎng)提升

1、.縱觀全國(guó)近幾年的高考試題，以圖象的方式考察牛頓第二定律是一類很重要的題目，此類問題要求考生具備理解圖象所給予的信息和破譯圖象信息的才能，圖象的形式以vt、at、Ft圖象居多，考察最多的是vt圖象，題型既有選擇題也有計(jì)算題，難度中等.1題型特點(diǎn)物理公式與物理圖象的結(jié)合是中學(xué)物理的重要題型，也是近年高考的熱點(diǎn)，特別是vt圖象在考題中出現(xiàn)率極高.對(duì)于圖象求解相關(guān)物理量的問題，往往是結(jié)合物理過程分析圖象的橫、縱軸所對(duì)應(yīng)的物理量的函數(shù)入手，分析圖線的斜率、截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果.2問題本質(zhì)圖象類問題的本質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題，以牛頓第二定律Fma為紐帶，理解圖象的種類，圖象的軸、點(diǎn)、線、截距

2、、斜率、面積所表示的意義.運(yùn)用圖象解決問題一般包括兩個(gè)角度：用給定圖象解答問題；根據(jù)題意作圖，用圖象解答問題.在實(shí)際的應(yīng)用中要建立物理情景與函數(shù)、圖象的互相轉(zhuǎn)換關(guān)系.3解題關(guān)鍵解決這類問題的核心是分析圖象，我們應(yīng)特別關(guān)注vt圖象中的斜率加速度和力的圖線與運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.例1多項(xiàng)選擇2019·課標(biāo)全國(guó)卷·20如圖1a，一物塊在t0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的vt圖線如圖b所示.假設(shè)重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為量，那么可求出圖1A.斜面的傾角B.物塊的質(zhì)量C.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度解析由vt圖象可求知物塊沿斜面向上滑行時(shí)的加速度大小為

3、a，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin mgcos ma，即gsin gcos .同理向下滑行時(shí)gsin gcos ，兩式聯(lián)立得sin ，可見能計(jì)算出斜面的傾角以及動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)A、C正確；物塊滑上斜面時(shí)的初速度v0，向上滑行過程為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，末速度為0，那么平均速度為，所以沿斜面向上滑行的最遠(yuǎn)間隔 為xt1，根據(jù)斜面的傾斜角度可計(jì)算出向上滑行的最大高度為xsin t1·，選項(xiàng)D正確；僅根據(jù)vt圖象無法求出物塊的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.答案ACD例2多項(xiàng)選擇2019年11月，“殲15艦載機(jī)在“遼寧號(hào)航空母艦上著艦成功.圖2甲為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停頓的原理示意圖.飛機(jī)著艦并

4、成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對(duì)飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短間隔 滑行后停頓，某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t0.4 s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停頓的速度時(shí)間圖線如圖乙所示.假設(shè)無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停頓需要的滑行間隔 約為1 000 m.航母始終靜止，重力加速度的大小為g，不計(jì)空氣阻力.那么圖2A.從著艦到停頓，飛機(jī)在甲板上滑行的間隔 約為無阻攔索時(shí)的B.在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化C.在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5gD.在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率幾乎不變思維導(dǎo)

5、引能正確識(shí)圖，并從圖象中提取所需的信息，是解答此類問題的關(guān)鍵，此題的分析思路具有一定的代表性，邏輯流程如下：解析由vt圖象中圖線與t軸圍成的面積，可估算出飛機(jī)在甲板上滑行的間隔 約為103 m，即大約是無阻攔索時(shí)的，A正確；由題圖的斜率可知飛機(jī)鉤住阻攔索后加速度大約保持在a27.1 m/s22.5g，故C正確；由vt圖象斜率知，飛機(jī)與阻攔索作用過程中0.4 s2.5 s時(shí)，其F合恒定，在此過程中阻攔索兩段間的夾角變小，而合力恒定，那么阻攔索的張力要減小，B錯(cuò)誤；由PFv知，阻攔索對(duì)飛機(jī)做功的功率逐漸減小，故D錯(cuò)誤.答案AC滑塊木板模型是力學(xué)中最常見的模型之一，是歷年高考的熱點(diǎn)內(nèi)容.該類試題有如

6、下幾種命題角度.角度1滑塊不受力而木板受拉力木板受逐漸增大的拉力而滑塊不受力，這種情況下，開場(chǎng)滑塊和木板一起做變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊加速度到達(dá)其最大值g時(shí)，滑塊、木板開場(chǎng)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，此后滑塊加速度保持不變，木板加速度逐漸增大.角度2給滑塊一初速度v0，兩者都不受拉力且疊放在光滑程度地面上1.假設(shè)木板足夠長(zhǎng)，這種情況下，滑塊減速、木板加速，直至兩者速度相等將一起勻速運(yùn)動(dòng)下去，其速度關(guān)系為v0a滑ta板t.2.假設(shè)木板不夠長(zhǎng)，這種情況下，滑塊會(huì)一直減速到滑下木板，木板會(huì)一直加速到滑塊滑下.別離前滑塊加速度ag，木板的加速度a.角度3木板有初速度v0，兩者都不受拉力且疊放在光滑程度面上1.假設(shè)木板足夠

7、長(zhǎng)，木板減速、滑塊加速，直至兩者速度相等將一起勻速運(yùn)動(dòng)下去，其速度關(guān)系為v0a板ta滑t；2.假設(shè)木板不夠長(zhǎng)，那么木板會(huì)一直減速到滑塊滑下，滑塊會(huì)一直加速到滑下木板.別離前滑塊的加速度ag，木板的加速度a.例32019·全國(guó)卷·25一長(zhǎng)木板置于粗糙程度地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的間隔 為4.5 m，如圖3甲所示.t0時(shí)刻開場(chǎng)，小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動(dòng)，直至t1 s時(shí)木板與墻壁碰撞碰撞時(shí)間極短.碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運(yùn)動(dòng)過程中小物塊始終未分開木板.碰撞后1 s時(shí)間內(nèi)小物塊的vt圖線如圖乙所示.木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量

8、的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求：圖31木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)1及小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)2；2木板的最小長(zhǎng)度；3木板右端離墻壁的最終間隔 .思維流程解析1根據(jù)題圖乙可以斷定碰撞前小物塊與木板共同速度為v4 m/s碰撞后木板速度程度向左，大小也是v4 m/s小物塊受到滑動(dòng)摩擦力而向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a2 m/s24 m/s2.根據(jù)牛頓第二定律有2mgma2，解得20.4木板與墻壁碰撞前，勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 s，位移x4.5 m，末速度v4 m/s其運(yùn)動(dòng)可看做反向勻加速直線運(yùn)動(dòng)可得xvta1t2解得a11 m/s2小物塊和木板整體受力分析，滑動(dòng)摩擦力提供合外力，由牛

9、頓第二定律得：1m15mgm15ma1，即1ga1解得10.12碰撞后，木板向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有115mmg2mg15ma3可得a3 m/s2對(duì)滑塊，加速度大小為a24 m/s2由于a2a3，所以滑塊速度先減小到0，所用時(shí)間為t11 s過程中，木板向左運(yùn)動(dòng)的位移為x1vt1a3t12 m，末速度v1 m/s滑塊向右運(yùn)動(dòng)的位移x2t12 m此后，小物塊開場(chǎng)向左加速，加速度大小仍為a24 m/s2木板繼續(xù)減速，加速度大小仍為a3 m/s2設(shè)又經(jīng)歷t2二者速度相等，那么有a2t2v1a3t2解得t20.5 s此過程中，木板向左運(yùn)動(dòng)的位移x3v1t2a3t22 m，末速度v3v1a3t22 m/s滑塊向左運(yùn)動(dòng)的位移x4a2t220.5 m此時(shí)二者的相對(duì)位移最大，xx1x2x