2019年高考物理总复习第三章牛顿运动定律专题讲座四动力学中的典型模型课件教科版.ppt

专题讲座四动力学中的典型模型 核心探究 演练提升 核心探究分类探究 各个击破 考点一 传送带 模型 典例1 如图所示 倾角为37 长为l 16m的传送带 传送带逆时针转动 转动速度为v 10m s 在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m 0 5kg的物体 已知物体与传送带间的动摩擦因数 0 5 g取10m s2 求物体从顶端A滑到底端B的时间 sin37 0 6 cos37 0 8 审题图示 答案 2s 例题拓展 在典例1中若传送带是顺时针转动的 如图所示 物体从顶端A滑到底端B的时间又为多少 答案 4s 反思总结倾斜传送带问题的分析关键 1 分析清楚物体与传送带的相对运动情况 从而确定滑动摩擦力的方向 2 当物体与传送带共速时 要确定最大静摩擦力与重力沿传送带向下的分力的大小关系 多维训练 1 水平传送带的相对运动 在机场和车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带 如图所示 当旅客把行李放到传送带上时 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速运动 随后它们保持相对静止一起前进 设传送带匀速前进的速度为0 6m s 把质量为5kg的木箱由静止放到传送带上 由于滑动摩擦力的作用 木箱以1m s2的加速度前进 那么这个木箱放在传送带上后 传送带上将留下的摩擦痕迹约为 A 100mB 18cmC 36cmD 60cm B 2 导学号58826063 倾斜传送带 2018 安徽合肥五中月考 多选 如图 甲 所示 倾角为 的足够长的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行 t 0时 将质量m 1kg的物体 可视为质点 轻放在传送带上 物体相对地面的v t图像如图 乙 所示 设沿传送带向下为正方向 取重力加速度g 10m s2 则 A 传送带的速率v0 10m sB 传送带的倾角 30 C 物体与传送带之间的动摩擦因数 0 5D 0 2 0s内物体在传送带上留下的痕迹为6m AC 解析 由v t图知 传送带速度大小v0 10m s a1 10m s2 a2 2m s2 由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1 mgsin mgcos ma2 联立得 37 0 5 故B错误 A C正确 0 1s内传送带位移x1 v0t1 10m 小物块位移x2 5m 在传送带上的相对位移 x1 x1 x2 5m 相对传送带向上 1 2s内传送带位移x3 v0t2 10m 小物块位移x4 11m 故相对位移 x2 x4 x3 1m 相对传送带向下 故痕迹为4m 故D错误 考点二 滑块 滑板 模型 典例2 2016 四川卷 10 避险车道是避免恶性交通事故的重要设施 由制动坡床和防撞设施等组成 如图竖直平面内 制动坡床视为水平面夹角为 的斜面 一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床 当车速为23m s时 车尾位于制动坡床的底端 货物开始在车厢内向车头滑动 当货物在车厢内滑动了4m时 车头距制动坡床顶端38m 再过一段时间 货车停止 已知货车质量是货物质量的4倍 货物与车厢间的动摩擦因数为0 4 货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0 44倍 货物与货车分别视为小滑块和平板 取cos 1 sin 0 1 g 10m s2 求 1 货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向 2 制动坡床的长度 审题指导 解析 1 设货物的质量为m 货物在车厢内滑动过程中 货物与车厢的动摩擦因数 0 4 受摩擦力大小为f 加速度大小为a1 则f mgsin ma1f mgcos 联立并代入数据得a1 5m s2a1的方向沿制动坡床向下 答案 1 5m s2 方向沿制动坡床向下 2 98m 方法技巧滑块与滑板间相对滑动的临界条件 1 运动学条件 若两物体速度或加速度不等 则会相对滑动 2 力学条件 一般情况下 假设两物体间无相对滑动 先用整体法算出一起运动的加速度 再用隔离法算出滑块 所需要 的摩擦力f 比较f与最大静摩擦力fmax的关系 若f fmax 则发生相对滑动 3 滑块滑离滑板的临界条件 当滑板的长度一定时 滑块可能从滑板滑下 恰好滑到滑板的边缘达到共同速度是滑块滑离滑板的临界条件 典例3 2015 全国 卷 25 一长木板置于粗糙水平地面上 木板左端放置一小物块 在木板右方有一墙壁 木板右端与墙壁的距离为4 5m 如图 a 所示 t 0时刻开始 小物块与木板一起以共同速度向右运动 直至t 1s时木板与墙壁碰撞 碰撞时间极短 碰撞前后木板速度大小不变 方向相反 运动过程中小物块始终未离开木板 已知碰撞后1s时间内小物块的v t图线如图 b 所示 木板的质量是小物块质量的15倍 重力加速度大小g取10m s2 求 图 a 图 b 1 木板与地面间的动摩擦因数 1及小物块与木板间的动摩擦因数 2 答案 1 0 10 4 2 木板的最小长度 答案 2 6 0m 3 木板右端离墙壁的最终距离 答案 3 6 5m 多维训练 1 导学号58826064 水平方向的滑块滑板问题 多选 如图所示 长木板放置在水平面上 一小物块置于长木板的中央 长木板和物块的质量均为m 物块与木板间的动摩擦因数为 木板与水平面间动摩擦因数为 已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 重力加速度为g 现对物块施加一水平向右的拉力F 则木板加速度a大小可能是 CD 2 斜面上的滑块与滑板问题 2015 全国 卷 25 下暴雨时 有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害 某地有一倾角为 37 sin37 的山坡C 上面有一质量为m的石板B 其上下表面与斜坡平行 B上有一碎石堆A 含有大量泥土 A和B均处于静止状态 如图所示 假设某次暴雨中 A浸透雨水后总质量也为m 可视为质量不变的滑块 在极短时间内 A B间的动摩擦因数 1减小为 B C间的动摩擦因数 2减小为0 5 A B开始运动 此时刻为计时起点 在第2s末 B的上表面突然变为光滑 2保持不变 已知A开始运动时 A离B下边缘的距离l 27m C足够长 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 在0 2s时间内A和B加速度的大小 解析 1 在0 2s时间内 A和B的受力如图所示 其中f1 N1是A与B之间的摩擦力和正压力的大小 f2 N2是B与C之间的摩擦力和正压力的大小 方向如图所示 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1 1N1N1 mgcos f2 2N2N2 N1 mgcos 规定沿斜面向下为正方向 设A和B的加速度分别为a1和a2 由牛顿第二定律得mgsin f1 ma1mgsin f2 f1 ma2N1 N1 f1 f1 联立并代入题给条件得a1 3m s2a2 1m s2 答案 1 3m s21m s2 2 A在B上总的运动时间 解析 2 在t1 2s时 设A和B的速度分别为v1和v2 则v1 a1t1 6m sv2 a2t1 2m st t1时 设A和B的加速度分别为a1 和a2 此时A与B之间的摩擦力为零 同理可得a1 6m s2a2 2m s2即B做减速运动 设经过时间t2 B的速度减为零 则有v2 a2 t2 0联立得t2 1s 答案 2 4s 演练提升真题体验 强化提升 1 水平的传送带问题 2014 四川卷 7 多选 如图所示 水平传送带以速度v1匀速运动 小物体P Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连 t 0时刻P在传送带左端具有速度v2 P与定滑轮间的绳水平 t t0时刻P离开传送带 不计定滑轮质量和摩擦 绳足够长 正确描述小物体P速度随时间变化的图像可能是 BC 解析 1 如果v2小于v1 则小物体P受到的滑动摩擦力方向水平向右 当P受到的滑动摩擦力大于Q所受到的重力时 P继续加速 当P的速度与水平传送带的速度v1相同时 停止加速 由于P受到的水平向右的最大静摩擦力 略大于滑动摩擦力 大于Q所受到的重力 P将与水平传送带一起做匀速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 则B图中的v t图像与之对应 当P受到的滑动摩擦力等于Q所受到的重力时 小物体P以速度v2做匀速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 无v t图像与之对应 当P受到的滑动摩擦力小于Q所受到的重力时 有可能使得P做匀减速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 无v t图像与之对应 也有可能使得P做匀减速直线运动直至速度变为零然后做加速度不变的反方向的匀加速直线运动直至从水平传送带的左侧滑出 无v t图像与之对应 2 如果P的速度v2大于水平传送带的速度v1 则P受到的滑动摩擦力方向水平向左 使得P做匀减速直线运动 有可能P一直做匀减速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 无v t图像与之对应 有可能速度与水平传送带的速度v1相同时 停止减速 若P受到的水平向右的最大静摩擦力大于或等于Q所受到的重力 P将与水平传送带一起做匀速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 无v t图像与之对应 若P受到水平向右的最大静摩擦力小于Q所受到的重力 P将又开始做匀减速直线运动 有可能一直做匀减速直线运动直至从水平传送带的右侧滑出 无v t图像与之对应 有可能先减速到零然后做加速度大小不变的反向的匀加速直线运动直至从水平传送带的左端滑出 则C图中的v t图像与之对应 故选BC 2 水平的传送带 滑块 滑板问题 2018 湖北武汉模拟 如图所示 水平传送带足够长 传送带始终顺时针匀速运动 长为1m的薄木板A的正中央放置一个小木块B A和B之间的动摩擦因数为0 2 A和传送带之间的动摩擦因数为0 5 薄木板A的质量是木块B质量的2倍 轻轻把A B整体放置在传送带的中央 设传送带始终绷紧并处于水平状态 取g 10m s2 在刚放上很短的时间内 A B的加速度大小分别为 A 6 5m s2 2m s2B 5m s2 2m s2C 5m s2 5m s2D 7 5m s2 2m s2 A 解析 对木块B 在木板上加速运动的最大加速度aBm ABg 2m s2 若A B一起运动 则有 3mg 3ma a 5m s2 显然木块B与木板A发生相对滑动 则aB 2m s2 传送带对A的滑动摩擦力向右 大小为 3mg B对A的滑动摩擦力向左 大小为 mg 根据牛顿第二定律有 3mg mg 2maA 得出A的加速度aA 6 5m s2 故选项A正确 3 水平滑块滑板 有初速度 无外力问题 2017 全国 卷 25 如图 两个滑块A和B的质量分别为mA 1kg和mB 5kg 放在静止于水平地面上的木板的两端 两者与木板间的动摩擦因数均为 1 0 5 木板的质量为m 4kg 与地面间的动摩擦因数为 2 0 1 某时刻A B两滑块开始相向滑动 初速度大小均为v0 3m s A B相遇时 A与木板恰好相对静止 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 B与木板相对静止时 木板的速度 解析 1 滑块A和B在木板上滑动时 木板也在地面上滑动 设A B和木板所受的摩擦力大小分别为f1 f2和f3 A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB 木板相对于地面的加速度大小为a1 在物块B与木板达到共同速度前有f1 1mAg f2 1mBg f3 2 m mA mB g 由牛顿第二定律得f1 mAaA f2 mBaB f2 f1 f3 ma1 设在t1时刻 B与木板达到共同速度 其大小为v1 由运动学公式有v1 v0 aBt1 v1 a1t1 联立 代入已知数据得v1 1m s 答案 1 1m s 2 A B开始运动时 两者之间的距离 答案 2 1 9m