高考物理二轮复习ppt课件微专题模型建构-板块模型

核心素养微专题模型建构——板块模型

核心素养微专题滑块和木板组成相互作用的系统,在摩擦力的作用下发生相对滑动,称为板块模型。板块模型是高中动力学部分中的一类重要模型,也是高考考查的重点,能从多方面体现物理学科素养。此类模型的一个典型特征是:滑块、木板间通过摩擦力作用使物体的运动状态发生变化。常见类型如下:滑块和木板组成相互作用的系统,在摩擦力的作用下发生相对滑动,类型图示规律分析B带动A

木板B带动物块A,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等,则位移关系为xB=xA+LA带动B

物块A带动木板B,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速度相等,则位移关系为xB+L=xAF作用于A上

力F作用在物块A上讨论相关的临界情况F作用于B上

力F作用在木板B上讨论相关的临界情况类型图示规律分析B带动A木板B带动物块A,物块恰好不从

真题情境图考查角度命题规律2015·全国卷Ⅰ·T25

摩擦力、牛顿运动定律和匀变速直线运动规律等综合应用1.目前考查的真题中,都涉及牛顿运动定律的应用。2.预计接下来的高考中会涉及牛顿运动定律和动量相结合的题目。2015·全国卷Ⅱ·T25

牛顿第二定律、物块与木板相对运动等综合应用2017·全国卷Ⅲ·T25

牛顿运动定律和匀变速直线运动等综合应用2019·全国卷Ⅲ·T20

牛顿运动定律和图象相结合真题演变·辨知规律真题情境图考查角度命题规律2015·全国卷Ⅰ·T25情境命题·素养培优情境命题1滑块、木板上均未施加力【典例1】(2020·济南一模)如图所示，一足够长木板B的质量M=2kg，静止放在粗糙的水平地面上，现有一质量m=1kg的小滑块A以v0=9m/s的初速度从木板的左端滑上木板。A、B之间的动摩擦因数μ1=0.4，B与地面之间的动摩擦因数μ2=0.1，重力加速度g取10m/s2。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型情境命题·素养培优情境命题1滑块、木板上均未施加力20求：(1)A、B相对运动过程中，B的加速度大小；(2)A、B之间因摩擦而产生的热量；(3)B在水平地面上滑行的距离。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型求：(1)A、B相对运动过程中，B的加速度大小；2021届高【解析】(1)A、B相对运动过程中，对B由牛顿第二定律得μ1mg-μ2(m+M)g=MaB，解得aB=0.5m/s2；(2)滑块A的加速度aA=μ1g=4m/s2，两者共速时v=v0-aAt=aBt，解得t=2s，v=1m/s，此时A相对于B的位移Δs=v0t-aAt2-aBt2=9m，A、B之间因摩擦而产生的热量Q=μ1mgΔs=36J；(3)从开始运动到A、B共速，B滑行的距离为x1=aBt2=1m，共速后，A、B一起向前做减速运动，加速度a3=μ2g=1m/s2，滑行的距离x2==0.5m，则B在水平地面上滑行的距离x=x1+x2=1.5m。答案：(1)0.5m/s2

(2)36J

(3)1.5m2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】(1)A、B相对运动过程中，对B由牛顿第二定律得μ1情境命题2力作用在滑块上【典例2】(2020·日照四模)如图所示,质量M=2kg的滑板A放在水平地面上,当A向右滑动的速度v0=13.5m/s时,在A中间位置轻轻地放上一个大小不计、质量m=1kg的小物块B,同时给B施加一个水平向右的F=6N的恒力作用并开始计时。已知A与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,A与B间的动摩擦因数μ2=0.4。(设滑板A足够长,取g=10m/s2)求:(1)经过多长时间A、B达到共同速度;(2)从开始计时到A、B达到共同速度的时间内,A、B间因摩擦而产生的热量Q;(3)2s内滑板A的位移大小。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型情境命题2力作用在滑块上2021届高考物理二轮复习课件【解析】(1)设A的加速度大小为a1,对A由牛顿第二定律可得μ2mg+μ1(M+m)g=Ma1解得a1=3.5m/s2,方向向左设B的加速度大小为a2,对B由牛顿第二定律可得F+μ2mg=ma2解得a2=10m/s2,方向向右A做减速运动v1=v0-a1tB做加速运动v2=a2tA、B达到共同速度时v1=v2解得t=1s2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】(1)设A的加速度大小为a1,对A由牛顿第二定律可得(2)从开始计时到达到共同速度,A的位移大小为x1=v0t-

a1t2=11.75mB的位移大小为x2=

a2t2=5mA、B间因摩擦而产生的热量为Q,则Q=μ2mg(x1-x2)=27J2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型(2)从开始计时到达到共同速度,A的位移大小为2021届高考(3)经分析,A、B达到共同速度之后无法相对静止,各自做变速运动。设A的加速度大小为a3,对A由牛顿第二定律可得:μ2mg-μ1(M+m)g=Ma3解得a3=0.5m/s2,方向向右;1s时,由(1)可得v1=10m/s,再经过1s,A的位移大小为x3=v1t′+

a3t′2=10.25m2s内滑板A的位移大小为xA=x1+x3=22m答案:(1)1s

(2)27J

(3)22m2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型(3)经分析,A、B达到共同速度之后无法相对静止,各自做变速情境命题3力作用在木板上【典例3】(2020·辽南协作体一模)如图所示,光滑水平面上静止放置质量M=2kg的足够长木板C;离板右端x=0.72m处静止放置质量mA=1kg的小物块A,A与C间的动摩擦因数μ=0.4;在木板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B,B与C间的摩擦忽略不计,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A、B均可视为质点,g取10m/s2,现在木板上加一水平向右的力F,到A与B发生弹性碰撞时撤去力F。问:2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型情境命题3力作用在木板上2021届高考物理二轮复习课件(1)A与B碰撞之前,B的加速度大小;(2)在A与B碰撞之前,若维持A与C相对静止,则F最大为多少?(3)若F=3N,则长木板C最终的对地速度是多大?【解析】

(1)A在与B碰撞之前B静止不动,所受合外力为零,所以加速度为零。(2)若A、C相对静止,临界加速度大小a0=

=4m/s2则C受到的推力最大为F0=(M+mA)a0=12N2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型(1)A与B碰撞之前,B的加速度大小;2021届高考物理二轮(3)A、C一起运动的加速度a=

=1m/s2A、B碰撞前瞬间A、C的共同速度为v0=

m/s=1.2m/sA、B发生弹性碰撞,选取水平向右为正,由动量守恒和能量守恒定律可得mAv0=mAvA+mBvB速度交换解得vA=0碰后A、C组成系统,根据动量守恒可得Mv0=(M+mA)v解得长木板C最终的对地速度v=0.8m/s答案:(1)0

(2)12N

(3)0.8m/s2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型(3)A、C一起运动的加速度a==1m【名师点睛】板块模型问题的解题策略

2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【名师点睛】板块模型问题的解题策略2021届高考物理二轮复素养专题培优练素养专题培优练(三)板块模型(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分,其中1～5题为单选,6～8题为多选)1.(2020·永州二模)如图所示,固定在水平地面的斜面体,其斜面倾角α=30°,斜面长x=1.6m,底端与长木板B上表面等高,B静止在光滑水平地面上,左端与斜面接触但不粘连,斜面底端与B的上表面接触处平滑连接。一可视为质点的滑块A从斜面顶端处由静止开始下滑,最终A刚好未从B上滑下。已知A、B的质量均为1kg,A与斜面间的动摩擦因数μ1=

,A与B上表面间的动摩擦因数μ2=0.5,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是 (

)2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型素养专题培优练素养专题培优练(三)板块模型(4A.A的最终速度为0B.B的长度为0.4mC.A在B上滑动过程中,A、B系统所产生的内能为1JD.A在B上滑动过程中,A、B系统所产生的内能为2J2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型A.A的最终速度为02021届高考物理二轮复习课件微专题模型【解析】选C。设A、B的质量均为m,A刚滑上B的上表面时的速度大小为v0。滑块A沿斜面下滑的过程,由动能定理得mgxsinα-μ1mgxcosα=m-0,解得v0=2m/s。设A刚好滑到B右端的时间为t,两者的共同速度为v。滑块A滑上木板B后,木板B向右做匀加速运动,A向右做匀减速运动。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】选C。设A、B的质量均为m,A刚滑上B的上表面时的速根据牛顿第二定律得:对A有μ2mg=maA,对B有μ2mg=maB,则v=v0-aAt=aBt,联立解得t=0.2s,v=1m/s,所以A的最终速度为1m/s,选项A错误;木板B的长度为L=xA-xB=×0.2m=0.2m,选项B错误;A在B上滑动过程中,A、B系统所产生的内能为Q=μ2mgL=0.5×1×10×0.2J=1J,选项C正确,D错误。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型根据牛顿第二定律得:对A有μ2mg=maA,对B有μ2mg2.如图所示,一长木板在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。在物块放到木板上之后,木板运动的速度—时间图象可能是下列选项中的 (

)2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2.如图所示,一长木板在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将【解析】选A。设在木板与物块未达到相同速度之前,木板的加速度为a1,物块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。对木板应用牛顿第二定律得:-μ1mg-μ2·2mg=ma1a1=-(μ1+2μ2)g设物块与木板达到相同速度之后,木板的加速度为a2,对整体有-μ2·2mg=2ma2a2=-μ2g,可见|a1|>|a2|由v-t图象的斜率表示加速度大小可知,图象A正确。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】选A。设在木板与物块未达到相同速度之前,木板的加速度3.如图所示,质量均为1.0kg的木板A和半径为0.2m的

光滑圆弧槽B静置在光滑水平面上,A和B接触但不粘连,B左端圆弧与A上表面相切。现有一质量为2.0kg的小滑块C以5m/s的水平初速度从左端滑上A,C离开A时,A的速度大小为1.0m/s。已知A、C间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是 (

)A.木板A的长度为0.85mB.滑块C能够离开B且离开B后做竖直上抛运动C.整个过程中A、B、C组成的系统水平方向动量守恒D.B的最大速度为10m/s2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型3.如图所示,质量均为1.0kg的木板A和半径为0.2m【解析】选C。由于在光滑水平面上,小滑块C与木板A作用过程中,动量守恒;滑块在光滑圆弧槽B滑行的过程中,系统水平方向不受外力,动量守恒;所以整个过程A、B、C组成的系统水平方向动量守恒,选项C正确;滑块在木板上滑行的过程中,设向右为正方向,对系统由动量守恒和能量守恒可得mCvC=mCvC′+(mA+mB)vAB,mC=mC+(mA+mB)+μmCgL,联立并代入数据得vC′=4m/s,L=0.8m,选项A错误;滑块在光滑圆弧槽B上滑行的过程中,假设两者能达到速度相同,此时滑块滑上圆弧槽的最大高度。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】选C。由于在光滑水平面上,小滑块C与木板A作用过程中根据系统的动量守恒和能量守恒可得mCvC′+mBvAB=(mC+mB)v共,mCvC′2+mB=(mC+mB)+mCgh,联立并代入数据得h=0.15m<0.2m,假设成立。即滑块C不会离开B,选项B错误;之后滑块会下滑,圆弧槽速度继续增大。当滑块滑到最低点时,圆弧槽获得最大速度,根据系统的动量守恒和能量守恒可得(mC+mB)v共=mCvC″+mBvBmax,mC+mB=(mC+mB)+mCgh,解得vBmax=5m/s,选项D错误。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型根据系统的动量守恒和能量守恒可得mCvC′+mBvAB=(m4.如图甲所示,光滑斜面上有固定挡板A,斜面上叠放着小物块B和薄木板C、木板下端位于板A处,整体处于静止状态,木板C受到逐渐增大的沿斜面向上的拉力F作用时,木板C的加速度a与拉力F的关系图象如图乙所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,则由图可知,下列说法错误的是 (

)A.10N<F<15N时物块B和木板C相对静止B.F>15N时物块B和木板C相对滑动C.木板C的质量可求出D.木板和物块两者间的动摩擦因数可求出2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型4.如图甲所示,光滑斜面上有固定挡板A,斜面上叠放着小物块B【解析】选C。由图可知,当10N<F<15N时物块B和木板C相对静止,当F>15N时木板的加速度变大,可知此时物块B和木板C产生了相对滑动,选项A、B正确;对木板和物块组成的整体,当F1=10N时,a=0,则F1=(M+m)gsinθ,当F2=15N时,a=2.5m/s2,则F2-(M+m)gsinθ=(M+m)a,联立方程可求解M+m=2kg,sinθ=0.5,但是不能求解木板C的质量,选项C错误;因当F2=15N时,a=2.5m/s2,此时物块和木板开始发生相对滑动,此时物块和木板之间的摩擦力达到最大,则对物块μmgcosθ-mgsinθ=ma,联立方程可求解μ=,选项D正确。2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型2021届高考物理二轮复习课件微专题模型建构——板块模型【解析】选C。由图可知,当10N<F<15N时物块B和木5.如图所示,物块A质量为1kg,足够长的木板B质量为2kg,叠放在水平地面上,A、B间动摩擦因数μ1=0.4,B与地面间动摩擦因数μ2=0.1,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,现对A施加一个逐渐增大的水平力F=kt(k=1N/s,t为时间),g取10m/s2,则下面关于A与B间摩擦力fA、B与地面间摩擦力fB以及A、B加速度与时间关系图象正确的是 (

)5.如图所示,物块A质量为1kg,足够长的木板B质量为2【解题指南】解答本题可按以下思路进行分析:(1)先对A、B整体受力分析,当施加的拉力小于B与地面的摩擦力时,A、B静止。(2)对B进行受力分析,判断出B的最大加速度。(3)对A进行受力分析,判断出A、B发生相对滑动时的拉力大小,此后A、B受到的摩擦力为滑动摩擦力,结合牛顿第二定律即可判断。【解题指南】解答本题可按以下思路进行分析:【解析】选B。对A、B整体进行受力分析可得在0～3s内即F在0～3N时,A、B静止,A、B加速度a=0,摩擦力fA、fB均匀增大。在3～4.5s内即F在3～4.5N时,A、B有共同的加速度a=m/s2=(-1)m/s2,在4.5s时即F=4.5N时,A、B共同加速度最大为a=0.5m/s2,此时fA=4N、fB=3N,在t=4.5s以后即F>4.5N,A、B相对滑动,aA=(F-4)m/s2,fA不再变化,aB=0.5m/s2,fB不再变化,注意4.5s前后A的加速度变化快慢不同,选项B正确,A、C、D错误。【解析】选B。对A、B整体进行受力分析可得在0～3s内即F【加固训练】如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为

μ。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则 (

)A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止B.当F=μmg时,A的加速度为μgC.当F>3μmg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg

【加固训练】【解析】选C。A、B间的最大静摩擦力为2μmg,B和地面之间的最大静摩擦力为μmg,对A、B整体,只要F>μmg,整体就会运动,A错误;当A对B的摩擦力为最大静摩擦力时,A、B将要发生相对滑动,故A、B一起运动的加速度的最大值满足2μmg-μmg=mamax,B运动的最大加速度amax=μg,D错误;此时,对A、B整体,有F-μmg=3mamax,则F>3μmg时两者会发生相对运动,C正确;当F=μmg时,两者相对静止,一起滑动,加速度满足F-μmg=3ma,解得a=μg,B错误。【解析】选C。A、B间的最大静摩擦力为2μmg,B和地面之间6.(2020·潍坊四模)如图所示,木板甲长为L,放在水平桌面上,可视为质点的物块乙叠放在甲左端,已知甲、乙质量相等,甲与乙、甲与桌面间动摩擦因数相同。对乙施加水平向右的瞬时冲量I,乙恰好未从甲上滑落;此时对甲施加水平向右的瞬时冲量I,此后

(

)A.乙加速时间与减速时间相同B.甲做匀减速运动直到停止C.乙最终停在甲中点D.乙最终停在距甲右端

L处6.(2020·潍坊四模)如图所示,木板甲长为L,放在水平【解析】选A、D。对乙施加水平向右的瞬时冲量I,对乙有μmg=ma1,解得a1=μg。乙对甲的摩擦力水平向右,大小为μmg,甲与地面间的最大静摩擦力为fmax=μ·2mg>μmg,则此情况下甲静止,则有()2=2μgL。对甲施加水平向右的瞬时冲量I,对甲有μ·3mg=ma2,解得a2=3μg。乙受甲向右的摩擦力,则乙向右加速,加速度为μg,甲向右减速,加速度大小为3μg,当甲、乙速度相等时,接下来甲、乙一起减速,加速度为a′==μg,直到停止,【解析】选A、D。对乙施加水平向右的瞬时冲量I,对乙有μmg由于乙加速和减速的加速度大小相等,且先由静止加速后减速直到停止,则乙加速和减速的时间相等,由于甲减速过程中的加速度大小变化,则甲做变减速运动,选项A正确,B错误;从开始到甲、乙速度相等过程有-3μgt=μgt,解得t=,则共同速度为v′=μgt=μg×=。对乙有x乙=t。对甲有x甲=t,其中v0=,则Δx=x甲-x乙,联立解得Δx=,选项C错误,D正确。由于乙加速和减速的加速度大小相等,且先由静止加速后减速直到停7.如图所示,在光滑的水平面上有一个质量为M的木板B处于静止状态,现有一个质量为m的木块A从B的左端以初速度v0=4m/s开始水平向右滑动,已知M=2kg,m=1kg,板长为2m,木块A经过1s后从B的右端滑下(g取10m/s2),下面说法正确的是(

)A.A和B间的动摩擦因数为0.32B.A离开B时的速度为0.8m/sC.A和B间的动摩擦因数为

D.A离开B时的速度为

m/s7.如图所示,在光滑的水平面上有一个质量为M的木板B处于静止【解析】选C、D。设A和B间的动摩擦因数为μ,根据牛顿第二定律得:对A有μmg=maA,对B有μmg=MaB,木块A滑到B板右端时,有L=(v0t-aAt2)-aBt2,联立解得μ=,故选项A错误,C正确;由于aA=μg=m/s2,则A离开B时的速度为vA=v0-aAt=m/s,选项B错误,D正确。【解析】选C、D。设A和B间的动摩擦因数为μ,根据牛顿第二定8.(2020·济南二模)如图甲所示，滑块A和足够长的木板B叠放在水平地面上，A和B之间、B和地面之间的动摩擦因数相同，A和B的质量均为m。现对B施加一水平向右逐渐增大的力F，当F增大到F0时B开始运动，之后力F按图乙所示的规律继续增大，图乙中的x为B运动的位移，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。对两物体的运动过程，以下说法正确的是 (

)8.(2020·济南二模)如图甲所示，滑块A和足够长的木板BA.木板B开始运动后过一段时间，A再开始运动B.滑块A的加速度一直增大C.自x=0至x=x0木板B对A做功为D.x=x0时，木板B的速度大小为A.木板B开始运动后过一段时间，A再开始运动【解析】选C、D。开始时A、B相对静止，当拉力等于B与地面间的最大静摩擦力时，B和A一起做加速运动，A错误；由图象可知B受到地面的滑动摩擦力为f=F0=2μmg，设A、B刚好相对滑动时拉力为F，对A有μmg=ma，对B有F-3μmg=ma解得F=2F0，当拉力F在F0～2F0之间时，A、B相对静止一起加速运动，当拉力F大于2F0时，A、B相对滑动；A、B相对静止一起加速运动时，A的加速度一直增加，当A、B相对滑动后，A的加速度不变，B错误；从x=0到x=x0过程，对A、B系统由动能定理得x0-fx0=×2mv2，解得v=，对A由动能定理得W=mv2=F0x0，即木板B对A做功为，C、D正确。【解析】选C、D。开始时A、B相对静止，当拉力等于B与地面间二、计算题(本题共2小题,共36分)9.(16分)如图所示,倾角α=30°的足够长光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一长为L=1.8m、质量为M=3kg的薄木板,木板的最右端叠放一质量为m=1kg的小物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=

。对木板施加沿斜面向上的恒力F,使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动。设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。二、计算题(本题共2小题,共36分)(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。(1)为使物块不滑离木板,求力F应满足的条件;【解析】(1