高考物理大一轮复习 第三章 牛顿运动定律 能力课2 动力学中的典型“模型”课件 粤教版.ppt

能力课2动力学中的典型 模型 传送带模型 1 传送带的基本类型 1 按放置可分为 水平 如图a 倾斜 如图b 图c 水平与倾斜组合 2 按转向可分为 顺时针 逆时针 2 传送带的基本问题 1 运动学问题 运动时间 痕迹问题 运动图象问题 运动学的角度分析 2 动力学问题 物块速度和加速度 相对位移 运动时间 动力学角度分析 3 功和能问题 做功 能量转化 第五章讲 图1 1 若传送带静止不动 求vb 2 若传送带顺时针转动 工件还能到达b端吗 若不能 说明理由 若能 求到达b点的速度vb 3 若传送带以v 13m s逆时针匀速转动 求vb及工件由a到b所用的时间 答案 1 2m s 2 能 2m s 3 13m s0 67s 1 求解水平传送带问题的关键 1 正确分析物体所受摩擦力的方向 2 注意转折点 物体的速度与传送带速度相等的时刻是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2 处理此类问题的一般流程弄清初始条件 判断相对运动 判断滑动摩擦力的大小和方向 分析物体受到的合外力及加速度的大小和方向 由物体的速度变化分析相对运动 进一步确定以后的受力及运动情况 方法技巧 图2 1 传送带的速度大小v0 2 传送带的长度l 3 物体a b c与传送带间的动摩擦因数 4 物体c从传送带左端p到右端q所用的时间tc 解析 1 物体a与b先做匀加速直线运动 然后做匀速直线运动 说明物体的速度与传送带的最终速度相等 所以由图乙 丙可知传送带的速度大小是4m s 2 v t图线与t轴围成图形的面积表示物体的位移 所以a的位移sa 36m 传送带的长度l与a的位移相等 也是36m 答案 1 4m s 2 36m 3 0 40 20 0125 4 24s 滑块在水平传送带上运动常见的3个情景 反思总结 图3 答案2 5s 图4 1 煤块从a到b的时间 2 煤块从a到b的过程中传送带上形成痕迹的长度 解析 1 煤块刚放上时 受到向下的摩擦力 其加速度为a1 g sin cos 10m s2 2 第一过程痕迹长 s1 v0t1 s1 5m 第二过程痕迹长 s2 s2 v0t2 0 25m s1与 s2部分重合 故痕迹总长为5m 答案 1 1 5s 2 5m 滑块在倾斜传送带上运动常见的4个情景 反思总结 滑块 木板模型 1 模型特点 滑块 视为质点 置于木板上 滑块和木板均相对地面运动 且滑块和木板在摩擦力的相互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的过程中 滑块和木板同向运动时 位移之差 s s1 s2 l 板长 滑块和木板反向运动时 位移之和 s s2 s1 l 甲 乙图5 图6 1 物块与木板间 木板与地面间的动摩擦因数 2 从t 0时刻到物块与木板均停止运动时 物块相对于木板的位移的大小 解析 1 从t 0时开始 木板与物块之间的摩擦力使物块加速 使木板减速 此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止 由图可知 在t1 0 5s时 物块和木板的速度相同 设t 0到t t1时间间隔内 物块和木板的加速度大小分别为a1和a2 则 2 在t1时刻后 地面对木板的摩擦力阻碍木板运动 物块与木板之间的摩擦力改变方向 设物块与木板之间的摩擦力大小为f 物块和木板的加速度大小分别为a1 和a2 则由牛顿第二定律得f ma1 2 2mg f ma2 假设f 1mg 则a1 a2 由 式得f 2mg 1mg 与假设矛盾 故f 1mg 由 式知 物块加速度的大小a1 a1 物块的v t图象如图中点划线所示 答案 1 0 200 30 2 1 125m 滑块 滑板 模型问题的分析思路 规律方法 图7 1 物块刚放置在木板上时 物块和木板的加速度分别为多大 2 木板至少多长物块才能与木板最终保持相对静止 3 物块与木板相对静止后物块受到的摩擦力大小 答案 1 2m s21m s2 2 0 5m 3 6 29n 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 图8 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 ma1 f mgcos 联立 并代入数据得a1 5m s2 a1的方向沿制动坡床向下 2 设货车的质量为m 车尾位于制动坡床底端时的车速为v 23m s 货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0 38m的过程中 用时为t 货物相对制动坡床的运动距离为s1 在车厢 内滑动的距离s 4m 货车的加速度大小为a2 货车相对制动坡床的运动距离为s2 货车受到制动坡床的阻力大小为f f是货车和货物总重的k倍 k 0 44 货车长度l0 12m 制动坡床的长度为l 则 答案 1 5m s2方向沿制动坡床向下 2 98m 图9 1 为使物块不滑离木板 求力f应满足的条件 2 若f 37 5n 物块能否滑离木板 若不能 请说明理由 若能 求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离 解析 1 以物块和木板整体为研究对象 由牛顿第二定律得f m m gsin m m a以物块为研究对象 由牛顿第二定律得f mgsin ma又f fm mgcos 联立解得f 30n 物块与木板的分离条件为 s s1 s2 l联立以上各式解得t 1 2s物块滑离木板时的速度v a2t由公式 2gsin s 0 v2解得s 0 9m答案 1 f 30n 2 能1 2s0 9m 滑块 木板问题的分析方法 方法技巧 1 全国卷 如图10所示 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力f kt k是常量 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1和a2变化的图线中正确的是 图10 答案a 2 2016 广西南宁三模 如图11所示的传送皮带 其水平部分ab长度为2m 倾斜部分bc长度为4m bc与水平方向的夹角为 37 将一小物块a 可视为质点 轻轻放在传送带的a端 物块a与传送带之间的动摩擦因数 0 25 传送带沿图示方向以v 2m s的速度匀速运动 若物块a始终未脱离皮带 试求小物块a从a端传送到c端所用时间 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 图11 答案2 4s 3 2017 湖北襄阳四中 荆州中学 龙泉中学联考 有一项 快乐向前冲 的游戏可简化如下 如图12所示 滑板长l 1m 起点a到终点线b的距离s 5m 开始滑板静止 右端与a平齐 滑板左端放一可视为质点的滑块 对滑块施一水平恒力f使滑板前