2020届二轮复习专题七　物理图象问题第1课时力学图象问题课件（48张） 48页

第 1 课时　力学图象问题 第一部分　专题 七　物理图象问题 高考命题轨迹 高考命题点 命题轨迹 情境图 运动学图象问题 2016 1 卷 21,3 卷 23 16(3)23 题 16(1)21 题 运动学图象问题 2017 2 卷 22 17(2)22 题 运动学图象问题 2018 2 卷 19,3 卷 18 、 19 18(3)19 题 18(2)19 题　 18(3)18 题 动力学图象问题 2017 3 卷 20 2018 1 卷 15 18(1)15 题 17(3)20 题　 其他图象问题 2015 2 卷 17 15(2)17 题 图象信息提取问题 2015 1 卷 20 、 25 2019 2 卷 18 15(1)20 题 　 15(1)25 题 19(2)18 题 高考题型 1 运动学 图象问题 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型 2 动力学 图象问题 高考题型 3 其他 图象问题 高考题型 4 图象 信息提取问题 运动学图象问题 题型：选择题： 5 年 5 考 高考题型 1 1 . v － t 图象的应用技巧 (1) 图象意义：在 v － t 图象中，图象上某点的斜率表示对应时刻的加速度，斜率的正负表示加速度的方向 . (2) 注意：加速度沿正方向不表示物体做加速运动，加速度和速度同向时做加速运动 . 2 . x － t 图象的应用技巧 (1) 图象意义：在 x － t 图象上，图象上某点的斜率表示对应时刻的速度，斜率的正负表示速度的方向 . (2) 注意：在 x － t 图象中，斜率绝对值的变化反映加速度的方向 . 斜率的绝对值逐渐增大则物体加速度与速度同向，物体做加速运动；反之，做减速运动 . 例 1 　 ( 2019· 广西桂林市、贺州市、崇左市 3 月联合调研 ) 甲、乙两辆汽车在同一平直公路上行驶，在 t ＝ 0 时刻两车正好相遇，在之后一段时间 0 ～ t 2 内两车速度 — 时间图象 ( v － t 图象 ) 如图 1 所示，则在 0 ～ t 2 这段时间内有关两车的运动，下列说法正确的 是 A. 甲、乙两辆车运动方向相反 B. 在 t 1 时刻甲、乙两车再次相遇 C. 乙车在 0 ～ t 2 时间内的平均速度小于 D. 在 t 1 ～ t 2 时间内乙车在甲车前 方 图 1 √ 解析　 由题图可知，二者速度均为正值，即二者均向正方向运动，故甲、乙两辆车运动方向相同，选项 A 错误； 由题图可知，在 0 ～ t 1 时间内，二者位移不相等，即在 t 1 时刻甲乙两车没有相遇，在该时刻二者速度相等，二者之间的距离是最大的，故选项 B 错误； 由于甲的初速度大于乙的初速度，所以开始时甲车在乙车前面，由 v － t 图象与 t 轴所围面积代表位移可知在 0 ～ t 2 时间内甲的位移大于乙的位移，故整个过程中甲车一直在乙车前面，故选项 D 错误 . 拓展训练 1 　 ( 2019· 云南昆明市 4 月质检 ) 汽车在限速为 40 km/h 的道路上匀速行驶，驾驶员发现前方斑马线上有行人，于是减速礼让，汽车到达斑马线处时行人已通过斑马线，驾驶员便加速前进，监控系统绘制出该汽车的速度 v 随时间 t 变化的图象如图 2 所示，下列说法正确的 是 A. 减速前该车已超速 B. 汽车在加速阶段的加速度大小为 3 m/s 2 C. 驾驶员开始减速时距斑马线 18 m D. 汽车在加速阶段发动机的输出功率保持 不变 √ 图 2 解析　 由题图可知，汽车减速前的行驶速度为 v 0 ＝ 10 m/s ＝ 36 km/h<40 km/h ，未超速，故 A 错误 ； 由题图可知，汽车减速过程不是做匀减速运动，因此由速度－时间图象不能精确求解汽车开始减速时距斑马线的距离，故 C 错误 ； 由 题图可知汽车在加速阶段做匀加速直线运动，由牛顿第二定律 F － F f ＝ ma 知，牵引力 F 恒定，速度增加，据 P ＝ F v 知，发动机的输出功率 P 增加，故 D 错误 . 例 2 　 (2019· 湖北鄂南高中、华师一附中等八校第一次联考 ) A 、 B 两质点在同一平面内同时向同一方向做直线运动，它们的位置 — 时间图象如图 3 所示，其中甲是顶点过原点的抛物线的一部分，乙是过点 (0,3) 的一条直线，两图象相交于坐标为 (3,9) 的 P 点，则下列说法不正确的 是 A. 质点 A 做初速度为零、加速度为 2 m/s 2 的匀加速直线运动 B. 质点 B 以 2 m/s 的速度做匀速直线运动 C. 在前 3 s 内，质点 A 比 B 向前多前进了 9 m D. 在 3 s 前某时刻质点 A 、 B 速度 相等 图 3 √ 解析　 质点 A 的运动方程为 x ＝ at 2 ，则初速度为零，加速度 a ＝ 2 m/s 2 ，故 A 正确； 在前 3 s 内，质点 B 的位移为 6 m ，质点 A 的位移为 9 m ，质点 A 比 B 向前多前进了 3 m ，故 C 错误 ； t ＝ 1 s 时刻，质点 A 的速度为 2 m/s ，且质点 B 以 v ＝ 2 m/s 的速度做匀速直线运动，故 D 正确 . 拓展训练 2 　 ( 多选 )(2019· 吉林省名校第一次联合模拟 ) 某做直线运动的质点的位移－时间图象 ( 抛物线 ) 如图 4 所示， P (2,12) 为图线上的一点 . PQ 为过 P 点的切线，与 x 轴交于点 Q (0,4). 已知 t ＝ 0 时质点的速度大小为 8 m/s ，则下列说法正确的 是 A. 质点做匀减速直线运动 B.2 s 时，质点的速度大小为 6 m/s C. 质点的加速度大小为 2 m/s 2 D.0 ～ 1 s 内，质点的位移大小为 4 m 图 4 √ √ 2 s 时的瞬时速度 为 v ＝ v 0 ＋ at ＝ 8 m/s － 2×2 m/s ＝ 4 m/s ，故 B 错误 ； 由 位移公式可得 1 s 内的位移 x 1 ＝ 8×1 m － 1 2 m ＝ 7 m ，故 D 错误 . 动力学 图象问题 题型：选择题： 5 年 2 考 高考题型 2 1. 基本思路 (1) 解读图象的坐标轴，理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义 . (2) 解读图象的形状、斜率、截距和面积信息 . 2 . 解题技巧 (1) 可以采用解析法和排除法分析 a － t 图象和 F － t 图象 . (2) 要树立图象的函数思想，即图象反映的是两个变量间的函数关系，应用物理规律找到两个变量之间的关系是解题关键 . 例 3 　 ( 多选 )(2019· 河南驻马店市第一学期期末 ) 如图 5 甲所示，一质量 m ＝ 1 kg 的物体置于水平地面上，在水平外力 F 作用下由静止开始运动， F 随时间 t 的变化情况如图乙所示，物体运动的速度 v 随时间 t 的变化情况如图丙所示 (4 s 后的图线没有画出 ). 重力加速度 g 取 10 m/s 2 ，则下列说法正确的 是 A. 物体在第 3 s 末的加速度大小是 2 m/s 2 B. 物体与水平面间的动摩擦因数为 0.4 C. 物体在前 6 s 内的位移为 10 m D. 物体在前 6 s 内的位移为 12 m 图 5 √ √ 解析　 由题图丙可知，物体在前 4 s 内做匀变速直线运动，所以物体在第 3 s 末的加速度 a 1 等于前 4 s 内的加速度， 在 0 ～ 4 s 内， F 1 － μmg ＝ ma 1 ， 解出： μ ＝ 0.4 ，选项 B 正确； 设 4 s 后物体运动时的加速度为 a 2 ，则： F 2 － μmg ＝ ma 2 ， 解得， a 2 ＝－ 2 m/s 2 ； 物体在 4 s 末时的速度为 v ′ ＝ 4 m/s ， 设物体从 4 s 末运动时间 t 2 速度减为 0 ， 则： 0 ＝ v ′ ＋ a 2 t 2 ，解得： t 2 ＝ 2 s ； 所以物体在 6 s 末速度恰好减为 0. 解得， x 2 ＝ 4 m ； 所以 物体在前 6 s 内的位移 x ＝ x 1 ＋ x 2 ＝ 8 m ＋ 4 m ＝ 12 m ，选项 C 错误， D 正确 . 拓展训练 3 　 (2019· 河北张家口市上学期期末 ) 如图 6 所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度顺时针转动 . 将一物体轻轻放在传送带左端，则物体速度大小 v 、加速度大小 a 、所受摩擦力的大小 F f 以及位移大小 x 随时间 t 的变化关系正确的是 图 6 √ 解析　 在前 t 1 内物体受到向右的滑动摩擦力而做匀加速直线运动，加速度不变， F f 恒定，速度与时间的关系为 v ＝ at ， v － t 图象是倾斜的直线； 物体的速度与传送带速度相同后，不受摩擦力而做匀速直线运动，速度不变，摩擦力 F f 为 0 ，加速度为 0. 故 A 正确， B 、 C 、 D 错误 . 拓展训练 4 　 ( 多选 )(2019· 山东淄博市 3 月模拟 ) 如图 7 所示，劲度系数为 k 的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上 . 一质量为 m 的小球，从距离弹簧上端高 h 处由静止自由下落，接触弹簧后继续向下运动 . 小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中，下列关于小球的速度 v 、加速度 a 随时间 t 变化的图象中符合实际情况的是 图 7 √ √ 解析　 在小球由静止自由下落未接触弹簧阶段，小球做自由落体运动，加速度为 g ； 接触 弹簧后，刚开始重力大于弹力，加速度方向向下，随着小球的不断下降，弹力逐渐变大，故小球做加速度减小的加速运动，当小球所受弹簧弹力等于重力时，加速度为零，此时速度最大 ； 小球 继续下落时，弹力大于重力，加速度方向变为向上，且加速度逐渐变大，直到速度减小到零，到达最低点，由对称知识可知，到达最低点的加速度大于 g ，故 A 、 D 正确 . 其他图象问题 题型：选择题： 5 年 1 考 高考题型 3 1 . x － v 图象的应用技巧 2. 解题技巧 对于图象问题要注意应用解析法和排除法，两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度 . 例 4 　 (2019· 福建三明市期末质量检测 ) 如图 8 所示四幅图为物体做直线运动的图象，下列说法正确的 是 A. 甲图中，物体在 0 ～ t 0 这段时间内的 位移 小于 B. 乙图中，物体的加速度为 2 m/s 2 C. 丙图中，阴影面积表示 t 1 ～ t 2 时间内 物体 的 加速度变化量 D. 丁图中， t ＝ 3 s 时物体的速度为 25 m/s 图 8 √ 题图丙中，根据 Δ v ＝ at 可知，阴影面积表示 t 1 ～ t 2 时间内物体的速度变化量，选项 C 错误； 则 a ＝ 10 m/s 2 ； v 0 ＝－ 5 m/s ， 则 t ＝ 3 s 时物体的速度为 v 3 ＝ v 0 ＋ at 3 ＝ 25 m/s ，选项 D 正确 . 拓展训练 5 　 ( 2019· 辽宁省重点协作体模拟 ) 从 t ＝ 0 时刻开始，物块在外力作用下由静止开始沿 x 轴做直线运动，如图 9 所示为其位移和速率二次方的关系图线，下列说法正确的 是 A. t ＝ 0 时刻物块位于 x ＝ 0 处 B. 物块运动的加速度 a ＝ 2 m/s 2 C. t ＝ 4 s 时物块位于 x ＝ 2 m 处 D. 由图可知物体做往复 运动 图 9 √ 则 t ＝ 4 s 时物块的位置 坐标 x ＝ Δ x ＋ x 0 ＝ 2 m ，故 C 正确 . 拓展训练 6 　 (2019· 山西五地联考上学期期末 ) 甲、乙两辆汽车从同一点同时出发，沿同一方向行驶，它们运动 的 － t 图象如图 10 所示 . 下列判断正确的是 A. 在 4 s 末以前，乙车的速度比甲车的大 B. 在 4 s 末以后，乙车的加速度比甲车的大 C. 在 4 s 末，甲、乙两车相距最远 D. 在前 4 s 内，甲、乙两车的平均速度相等 图 10 √ 可得甲的加速度为 a 甲 ＝ 1 m/s 2 ，初速度为 v 0 甲 ＝ 1 m/s ，做匀加速直线运动 . 乙的加速度为 a 乙 ＝－ 1 m /s 2 ，初速度为 v 0 乙 ＝ 5 m/s ，做匀减速直线运动 . 故 B 错误； 当 t ＝ 4 s 时，甲的速度为 v 甲 ＝ v 0 甲 ＋ a 甲 t ＝ 1 m/s ＋ 1×4 m/s ＝ 5 m/s. 乙的速度为 v 乙 ＝ v 0 乙 ＋ a 乙 t ＝ 5 m/s － 1×4 m/s ＝ 1 m/s ， 可知，在 4 s 末以前，乙车的速度先比甲车的大，后比甲车的小，故 A 错误 . 由题意可知，当两车速度相等时相距最远，则在 4 s 末，甲、乙两车相距不是最远，故 C 错误 . 在 前 4 s 内，甲、乙两车的平均速度相等，故 D 正确 . 图象信息提取问题 题型：选择或者计算题： 5 年 2 考 高考题型 4 1. 题型特点 此类题目的解题信息或者重要的条件往往在图象中呈现，因此根据图象的变化分析物体的运动和受力特点是解题的突破口 . 2 . 解读题目信息的两种方法 (1) 分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和这些特殊点前后两段图线 . (2) 分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等 . 例 5 　 ( 多选 )(2019· 全国卷 Ⅱ ·18) 从地面竖直向上抛出一物体，其机械能 E 总 等于动能 E k 与重力势能 E p 之和 . 取地面为重力势能零点，该物体的 E 总 和 E p 随它离开地面的高度 h 的变化如图 11 所示 . 重力加速度取 10 m/s 2 . 由图中数据可得 A. 物体的质量为 2 kg B. h ＝ 0 时，物体的速率为 20 m/s C. h ＝ 2 m 时，物体的动能 E k ＝ 40 J D. 从地面至 h ＝ 4 m ，物体的动能减少 100 J 图 11 √ √ 解析　 根据题图可知， h ＝ 4 m 时物体的重力势能 mgh ＝ 80 J ，解得物体质量 m ＝ 2 kg ，抛出时物体的动能为 E k0 ＝ 100 J ，由公式 E k0 ＝ m v 2 可知， h ＝ 0 时物体的速率为 v ＝ 10 m/s ，选项 A 正确， B 错误； 由功能关系可知 F f h ＝ | Δ E 总 | ＝ 20 J ，解得物体上升过程中所受空气阻力 F f ＝ 5 N ，从物体开始抛出至上升到 h ＝ 2 m 的过程中，由动能定理有－ mgh － F f h ＝ E k － 100 J ，解得 E k ＝ 50 J ，选项 C 错误 ； 由 题图可知，物体上升到 h ＝ 4 m 时，机械能为 80 J ，重力势能为 80 J ，动能为零，即从地面上升到 h ＝ 4 m ，物体动能减少 100 J ，选项 D 正确 . 拓展训练 7 　 (2018· 陕西榆林市第三次模拟 ) 二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，在某次新能源汽车性能测试中，图 12 甲显示的是传感器传回的牵引力的实时数据随时间变化的关系图象，但由于机械故障，速度传感器只传回了第 20 s 以后的数据，如图乙所示，已知汽车质量为 1 500 kg ，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可 得 A. 由图甲可得汽车所受阻力为 1 000 N B. 第 20 s 末的汽车的速度为 26 m/s C. 由图乙可得 20 s 后汽车才开始匀速运动 D. 前 20 s 内汽车的位移为 426 m 图 12 √ 解析　 由题图乙可知，在 20 s 后汽车做匀速运动，则由题图甲可知： F f ＝ 1 500 N ，故选项 A 错误； 在 0 ～ 6 s 内由牛顿第二定律得： F 1 － F f ＝ ma 1 ，则： a 1 ＝ 5 m/s 2 6 s 末车速： v 1 ＝ a 1 t 1 ＝ 5×6 m/s ＝ 30 m/s ， 在 6 ～ 18 s 内，由牛顿第二定律得： F 2 － F f ＝ ma 2 ， 由题图知 18 s 后牵引力等于阻力，即汽车做匀速直线运动，故第 20 s 末的车速： v ＝ 26 m/s ，故选项 B 正确， C 错误； 汽车在 18 ～ 20 s 内的位移： x 3 ＝ v t 3 ＝ 52 m 故汽车在前 20 s 内的位移： x ＝ x 1 ＋ x 2 ＋ x 3 ＝ 478 m ，故选项 D 错误 . 拓展训练 8 　 (2019· 福建龙岩市期末质量检查 ) 如图 13 甲所示，一个质量 m ＝ 1 kg 的物块以初速度 v 0 ＝ 12 m/s 从斜面底端冲上一足够长斜面，经 t 1 ＝ 1.2 s 开始沿斜面返回， t 2 时刻回到斜面底端 . 物块运动的 v － t 图象如图乙所示，斜面倾角 θ ＝ 37°(sin 37° ＝ 0.6 ， cos 37° ＝ 0.8 ，重力加速度 g 取 10 m/s 2 ). 则可 确定 A. 物块上滑时的加速度大小为 5 m/s 2 B. 物块与斜面间的动摩擦因数为 0.4 C. 物块沿斜面向上滑行的最大距离为 7.2 m D. 物块回到斜面底端的时刻为 2.4 s 图 13 √ 解析　 根据题图乙可以知道，上滑时物块的加速度大小为 a 1 ＝ 10 m/s 2 ，故 A 错误； 物 块在上滑时： mg sin θ ＋ μmg cos θ ＝ ma 1 解得： μ ＝ 0.5 ，故 B 错误； 物块沿斜面下滑的加速度为 a 2 ＝ g sin θ － μg cos θ ＝ 2 m/s 2 本课结束