《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习课件：第3单元 牛顿运动定律 专题三 动力学中的典型“模型” .ppt

专题三 动力学中的典型“模型”,热点题型探究教师备用习题,热点一 等时圆模型,1.模型特征 (1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等,如图Z3-1甲所示. (2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等,如图乙所示.,(3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示.,图Z3-1,2.思维模板,例1 如图Z3-2所示,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道,其中A、C两点处于同一个圆上,C是圆上任意一点,A、M分别为此圆与y轴、x轴的切点,B点在y轴上且BMO=60°,O'为圆心.现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放,它们将沿轨道运动到M点, 所用时间分别为tA、tB、tC,则( ) A.tAtCtB B.tA=tCtB C.tA=tC=tB D.由于C点的位置不确定,故无法比较时间大小关系,图Z3-2,答案 B,变式题1 如图Z3-3所示,有一个半圆,其直径水平且与另一圆的底部相切于O点,O点恰好是半圆的圆心,它们处在同一竖直平面内.现有三条光滑轨道AOB、COD、EOF,它们的两端分别位于上、下两圆的圆周上,轨道与竖直直 径的夹角关系为.现让一小物块先后从三条轨道顶端由 静止下滑至底端,则小物块在每一条倾斜轨道上滑动所经历的 时间关系为( ) A.tAB=tCD=tEF B.tABtCDtEF C.tABtCDtEF D.tAB=tCDtEF,图Z3-3,答案 B,图Z3-4,答案 C,热点二 滑块长木板模型,滑块和木板的位移关系、速度关系是解答滑块长木板模型的切入点,前一运动阶段的末速度是下一运动阶段的初速度,解题过程中必须以地面为参考系. (1)模型特点:滑块(视为质点)置于长木板上,滑块和木板均相对地面运动,且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动. (2)位移关系:滑块由木板一端运动到另一端过程中,当滑块和木板同向运动时,位移大小之差x=x2-x1=L(板长);当滑块和木板反向运动时,位移大小之和x=x2+x1=L.,例2 2018·吉林三调 如图Z3-5甲所示,滑块与长木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态.作用于滑块的水平力F随时间t的变化图像如图乙所示,t=2.5 s时撤去力F.已知滑块质量m=2 kg,木板质量M=1 kg,滑块与木板间的动摩擦因数=0.2,g取10 m/s2.(已知滑块在02.5 s内没有滑离木板) (1)在00.5 s内,求滑块和长木板之 间的摩擦力大小; (2)在2.5 s时,求滑块和长木板各自 的速度大小.,图Z3-5,答案 (1)2 N (2)13 m/s 9 m/s,图Z3-6,答案 (1)0.4 2 m/s2 (2)0.27 m (3)0.54 m,变式题2 2018·安徽十校联考 如图Z3-7所示,水平地面上固定一倾角为=37°的光滑斜面,一长为L1=0.18 m的木板锁定在斜面上,木板的上端到斜面顶端的距离为L2=0.2 m,绕过斜面顶端光滑定滑轮的一根轻绳一端连接在板的上端,另一端悬吊重物Q,木板与滑轮间的轻绳与斜面平行,物块Q离地面足够高.现在长木板的上端由静止释放一可视为质点的物块P,同时解除对长木板的锁定,结果物块P沿木板下滑而长木板仍保持静止.已知P的质量为m,Q的质量为2m,长木板 的质量为3m,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求物块P与木板间的动摩擦因数; (2)从释放物块P至长木板的上端滑到斜面顶端共需要多长时间?,图Z3-7,答案 (1)0.25 (2)1.3 s, 建模点拨,“滑块长木板模型”解题思路: (1)选取研究对象:隔离滑块、木板,对滑块和木板进行受力分析和运动分析. (2)寻找临界点:根据牛顿第二定律和直线运动规律求解加速度,判断是否存在速度相等的“临界点”,注意“临界点”摩擦力的突变.,(3)分析运动结果:无临界速度时,滑块与木板分离,确定相等时间内的位移关系.有临界速度时,滑块与木板不分离,假设速度相等后加速度相同,由整体法求解系统的共同加速度,再由隔离法用牛顿第二定律求滑块与木板间的摩擦力,如果该摩擦力不大于最大静摩擦力,则说明假设成立,可对整体列式;如果该摩擦力大于最大静摩擦力,则说明假设不成立,可对两者分别列式,确定相等时间内的位移关系.,热点三 涉及传送带的动力学问题,常见的几种传送带问题模型,例3 2018·山西忻州一中月考 如图Z3-8所示,水平传送带长L=11.5 m,以速度v=7.5 m/s沿顺时针方向匀速转动.在传送带的A端无初速度放上一个质量为m=1 kg的滑块(可视为质点),在将滑块放到传送带的同时,对滑块施加一个大小为F=5 N、方向与水平面成=37°角的拉力,滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.5,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.在滑块从A端运动到B端的过程中,求: (1)滑块运动的时间; (2)滑块和传送带组成的系统因摩擦产生的热量.,图Z3-8,答案 (1)2 s (2)14 J,变式题1 (多选)2018·湖南张家界三模 如图Z3-9所示,一个可视为质点的物体从高为h=0.8 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑,物体经过A点时速率变化可忽略不计,滑上传送带A端的瞬时速度为vA,到达B端的瞬时速度设为vB,水平传送带A、B两端相距x=6 m,物体与传送带间的动摩擦因数=0.1, g取10 m/s2.下列说法中正确的是 ( ) A.物体滑上传送带A端的瞬时速度vA=4 m/s B.若传送带不动,则物体到达B端的瞬时速度vB=2 m/s C.若传送带逆时针匀速转动,则vB一定小于2 m/s D.若传送带顺时针匀速转动,则vB一定大于2 m/s,图Z3-9,答案 AB,变式题2 (多选)2018·贵阳模拟 如图Z3-10甲所示,位于同一平面的两条倾斜轨道、分别与一传送装置两端平滑相连.现将小物块从轨道顶端由静止释放,若传送装置不运转,则小物块运动到轨道底端过程的v-t图像如图乙所示;若传送装置匀速运转,则小物块下滑过程的v-t图像可能是图Z3-11中的 ( ),图Z3-10,图Z3-11,答案 AC,解析 若传送带顺时针转动,则物块滑上传送带后的运动与传送带静止时相同,加速度为a1=gsin -gcos ,v-t图像不变,选项A正确;若传送带逆时针转动,当物块运动到传送带上的速度小于传送带的速度时,物块将受到向下的摩擦力,加速度为a2=gsin +gcos a1,直到与传送带共速,此时物块离开传送带的速度大于v1,选项C正确,D错误;当物块运动到传送带上的速度大于传送带的速度时,物块将受到向上的摩擦力,加速度为a1,直到与传送带共速,选项B错误., 建模点拨,(1)在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力突变(含大小和方向)点,给运动分段.传送带传送的物体所受的摩擦力,不论是其大小突变,还是其方向突变,都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻.物体在传送带上运动时的极值问题,不论是极大值,还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻.v物与v传相等的时刻是运动分段的关键点,也是解题的突破口.,(2)判定运动中的速度变化(即相对运动方向和对地速度变化)的关键是v物与v传的大小与方向,对二者的比较是决定解题方向的关键. (3)在倾斜传送带上需比较mgsin 与f的大小与方向,判断f的突变情况. (4)由传送带的长度判断到达临界状态之前物体是否滑出,还要判断物体与传送带共速以后物体是否一定与传送带保持相对静止.,1.如图所示,光滑细杆BC、DC和AC构成矩形ABCD的两邻边和对角,ACBC DC=543,AC杆竖直,杆上分别套有小球a、b、d,a、b、d三小球的质量之比为123,现让三小球同时从各杆的顶点由静止释放,不计空气阻力,则a、b、d三小球在各杆上滑行的时间之比为 ( ) A.111 B.543 C.589 D.123,答案 A,解析 因ABCD为矩形,故A、B、C、D四点必在以AC边为直径的同一个圆周上,由等时圆模型可知,由A、B、D三点释放的小球a、b、d必定同时到达圆的最低点C,故A正确.,答案 BC,3.2018·湖北五校联考 如图所示,质量为M的长木板A在光滑水平面上以大小为v0的速度向左运动,质量为m的小木块B(可视为质点)以大小也为v0的速度水平向右冲上木板左端,B、A间的动摩擦因数为,最后B不会滑离A.已知M=2m,重力加速度为g.求: (1)A、B达到共同速度的时间和共同速度的大小; (2)木板A的最短长度.,4.2019·昆明摸底 如图所示,一质量为m1=1 kg的长直木板放在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数1=0.1,木板最右端放有一质量为m2=1 kg、大小可忽略不计的物块,物块与木板间的动摩擦因数2=0.2.现给木板左端施加一大小为F=12 N、方向水平向右的推力,经时间t1=0.5 s后撤去推力F,再经过一段时间,木板和物块均停止运动,整个过程中物块始终未脱离木板,g取10 m/s2. (1)撤去推力F瞬间,求木板的速度大小v1及物块的速度大小v2; (2)木板至少为多长? (3)求全过程中木板对地位移.,答案 (1)4 m/s 1 m/s (2)1.5 m (3)4.5 m,(2)撤去F后,对木板,有1(m1+m2)g+2m2g=m1a3 解得a3=4 m/s2 对物块,有2m2g=m2a4 解得a4=2 m/s2 撤去F后,设经过t2时间木板和物块速度相同, 对木板,有v=v1-a3t2 对物块,有v=v2+a4t2 解得t2=0.5 s,v=2 m/s,(2)若传送带向上匀速运动的速度v的大小可以调节,物体的初速度不变,当传送带的速度调节为多大时,物体从底端运动到最高点的过程中系统产生的热量最小?最小值是多大?,