牛顿运动定律的综合应用（二）（讲义）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习（新教材新高考）

第11讲牛顿运动定律的综合应用（二）

目录

01、考情透视，目标导航

02、知识导图，思维引航..............................................2

03、考点突破，考法探究..............................................2

考点一板块模型...............................................................2

知识点1.模型特点...............................................................2

知识点2.模型构建...............................................................3

知识点3.解题关键..............................................................3

考向1水平面上的无外力作用的板块问题...........................................3

考向2水平面上的有外力作用的板块问题.........................................5

考向3斜面上的板块模型.........................................................6

考点二传送带模型..............................................................7

知识点1水平传送带的常见情形及运动分析.........................................7

知识点2倾斜传送带问题的常见情形及运动分析.....................................8

考向1水平传送带...............................................................9

考向2.倾斜传送带模型.........................................................10

04、真题练习，命题洞见.............................................11

考情透视•目标导航

2024•安徽•高考物理试题

2024•辽宁・高考物理试题

考情

2024•全国•高考物理试题

分析

2023•全国•高考物理试题

2023•海南•高考物理试题

目标1.会分析物体在传送带上的受力情况及运动情况。

复习目标2.会计算相对位移及划痕的长度。

目标目标3.注意物体与传送带之间摩擦力的突变。

目标4.理解什么是“滑块一木板”模型。

目标5.会用动力学的观点处理“滑块—木板”模型问题。

运动可能情况分析

传送带模型摩擦力的突变，加

速度问题

位移、相对位移、

划痕问题

牛顿运动定律的综合应用（二）］-►-

无外力作用的板块模型

有恸祚用的板块聊

板块模型

斜面上的板块模型

共速条件与几何关系

考点突破•考法探究

考点一板块模型

知识固本

知识点L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作用

下发生相对滑动。

知识点2.模型构建

（1）隔离法的应用：对滑块和木板分别进行受力分析和运动过程分析。

（2）对滑块和木板分别列动力学方程和运动学方程。

（3）明确滑块和木板间的位移关系

如图所示，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AX=X1—X2=〃板长）;

滑块和木板反向运动时，位移之和AX=_T2+XI=L。

知识点3.解题关健

（1）摩擦力的分析判断：由滑块与木板的相对运动来判断“板块”间的摩擦力方向。

⑵挖掘“。物=。板”临界条件的拓展含义

摩擦力突变的临界条件：当。物=。板时，“板块”间的摩擦力可能由滑动摩擦力转变为静摩擦力或者两者间

不再有摩擦力（水平面上共同匀速运动）。

①滑块恰好不滑离木板的条件：滑块运动到木板的一端时，。物=。板；

②木板最短的条件：当。物=。板时滑块恰好滑到木板的一端。

考向洞察

考向1水平面上的无外力作用的板块问题

1.（2024•甘肃一模）如图所示，光滑水平面上静置一质量为根的长木板B,木板上表面各处粗糙程度相同，

一质量也为根的小物块A（可视为质点）从左端以速度v冲上木板。当时，小物块A历时归恰好运动

到木板右端与木板共速，则（）

V

，》

R

B

~77/777777777777777777777777777~

A.若丫=+，A、B相对运动时间为工

B.若口=受，A、B相对静止时，A恰好停在木板B的中点

C.若-2%,A经历!■到达木板右端

D.若v=2%,A从木板B右端离开时，木板速度等于v

2.如图甲所示，长2m的木板Q静止在某水平面上，1=0时刻，可视为质点的小物块P以水平向右的某初速

度从Q的左端向右滑上木板。P、Q的VT图像如图乙所示。其中。、Z?分别是O~ls内尸、Q的V-f图像，

c是1~2s内尸、Q共同的v-f图像。已知P、Q的质量均是1依，g取lO6m/s?,则以下判断正确的是()

A.尸、Q系统在相互作用的过程中动量不守恒

B.在0〜2s内，摩擦力对Q的冲量是1N?

C.尸、Q之间的动摩擦因数为0」

D.尸相对Q静止的位置在Q木板的右端

3.如图所示，长度分别为4=L3m,2.52m的木板A、B放在粗糙水平地面上，A、B与地面间的动摩擦

因数均为M=。2。物块C(可视为质点)以初速度%=7m/s从A的左端滑上A,且C在A上滑行时，A

不动，C滑上B时B开始运动，C与A、B间的动摩擦因数均为〃2=0.5,已知A、B、C的质量相同，最

2

大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/soC在B上滑行时，求：

(1)B、C的加速度大小；

(2)C在B上滑动的时间。

-------

-A|B

"777777777777777777777777777777777777777/777777777

考向2水平面上的有外力作用的板块问题

4.（2024•吉林•三模）某物流公司研发团队，为了更好地提高包裹的分收效率，特对包裹和运输装置进行详

细的探究，其情景可以简化为如图甲所示，质量M=2kg、长度乙=2m的长木板静止在足够长的水平面（可

视为光滑）上，左端固定一竖直薄挡板，右端静置一质量机=1kg的包裹（可视为质点）。现机器人对长木

板施加一水平向右的作用力尸，尸随时间f变化的规律如图乙所示，6s后将力/撤去。已知包裹与挡板发生

弹性碰撞且碰撞时间极短，包裹与长木板间动摩擦因数〃=0.1,重力加速度取g=10m/s2。从施加作用力尸

开始计时，求：

（1）4=4s时，长木板的速度匕大小；

（2）与挡板碰撞后瞬间，包裹的速度吸大小（结果保留两位有效数字）。

5.如图所示，光滑水平面上放着长L=2m,质量为M=4kg的薄木板，一个质量为加=1kg的小物体放在木

板的最右端，加和M之间的动摩擦因〃=0.2,开始均静止，现对木板施加一水平向右的恒定拉力F,glXlOm/s2。

求:

（1）为使小物体不从木板上掉下，尸不能超过多少;

（2）如果拉力尸=11N,小物体需多长时间就脱离木板。

Mm

/////.//././/././/.//././/.//././/././/.///3///:/7//7//7//^/2//

6.（2024•福建福州•一模）如图甲所示，一质量M=lkg的木板A静置在足够大的光滑水平面上，7=0时刻

在木板上作用一水平向右的力尸，力E在0~2s内随时间均匀变大，之后保持不变，如图乙所示。在r=2s时

将质量机=2kg的滑块B轻放在木板A右端，最终滑块B恰好没有从木板A左端掉落。已知滑块B与木板

A间的动摩擦因数〃=0.15,重力加速度大小g=10m/s2,求:

（1）0~2s内力厂的冲量大小,及2s时刻木板A的速度大小%；

（2）木板A的长度心

考向3斜面上的板块模型

7.将一质量为，4=lkg的足够长薄木板A置于足够长的固定斜面上,质量为，%=2kg的滑块B（可视为质点）

置于A上表面的最下端，如图（a）所示，斜面倾角6=37。。现从/=0时刻开始，将A和B同时由静止释

放，同时对A施加沿斜面向下的恒力尸=22N,运动过程中A、B发生相对滑动。图（b）为滑块B开始运

动一小段时间内的图像，其中v表示B的速率，x表示B相对斜面下滑的位移。已知A与斜面间的动

摩擦因数4=06,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=l0m/s2,sin37°=0.6,求：

（1）A、B间的动摩擦因数〃2以及图（b）中x=0.25m时A的加速度大小和方向;

（2）一段时间后撤去力R从f=0时刻开始直到B从A的下端滑出,A、B间因摩擦总共产生的热量。=UJ,

求力厂作用在A上的时间。

【题后反思】

处理“板块”模型中动力学问题的流程

2.关注“一个转折”和“两个关联”

一个滑块与木板达到相同速度或者滑块从木板上滑下是受力和运动状态变化的

转折转折点

指转折前、后受力情况之间的关联和滑块、木板位移与板长之间的关联。一

两个般情况下，由于摩擦力或其他力的转变，转折前、后滑块和木板的加速度都

关联会发生变化，因此以转折点为界，对转折前、后进行受力分析是建立模型的

关键

考点二传送带模型

-----------

知识JJ

知识点1水平传送带的常见情形及运动分析

滑块的运动情况

情景

传送带不足够长传送带足够长

一直加速先加速后匀速

Q____O

%wVy时，一直加速W<V时，先加速再匀速

S_____2

OC）yo>v时，一直减速W>v时，先减速再匀速

_Jo先减速到速度为0,后被传送带传回左

（3^）一直减速到右端端。若V0<V返回到左端时速度为V0，

若vo>v返回到左端时速度为V

知识点2倾斜传送带问题的常见情形及运动分析

滑块的运动情况

情景

传送带不足够长传送带足够长

先加速后匀速（一定满足关

P一直加速（一定满足关系//>tan0）

系//>tan3）

若/z>tan9,先加速后匀速

若〃<tan。，先以“I加速，

一直加速（加速度为gsin9+〃gcos0）

共速后摩擦力方向改变，再

以〃2加速

vo<v时，若//>tan0,先加

vo<v时，一直加速（加速度为gsin3+

速后匀速；若〃<tan。，先

//geos0）

以〃1加速，后以。2加速

时，若〃<tan仇一直加速，

加速度大小为gsin0—vo>v时，若/z>tan仇先减

//geos0；速后匀速；若一

若//>tan仇一直减速，直加速；若/z=tan。，一直

加速度大小为从geos0—匀速

gsin。；若〃=tan0,一直匀速

〃<tan仇一直加速

〃=tana一直匀速

厂

〃>tan仇先减速到速度为0

后反向加速，若voSv,运动

（摩擦力方向一定〃>tand,一直减速到原位置时速度大小为V0；

沿传送带向上）若vo>v,运动到原位置时速

度大小为V

/----------------OiHhO-u

（考向洞察J）

考向1水平传送带

1.传送带在生产生活中广泛应用。如图所示，一水平传送带长L=10m,以v=5m/s的速度运行。水平传送

带的右端与一光滑斜面平滑连接，斜面倾角6=30。。一物块由静止轻放到传送带左端，物块在传送带上先

做匀加速运动，后做匀速直线运动，然后冲上光滑斜面。已知物块与传送带间的动摩擦因数〃=0.25,重力

加速度取g=10m/s2。求：

JI__________________

C)()

(1)物块从传送带左端第一次到达传送带右端所用时间；

(2)物块沿斜面上滑的最大位移的大小；

(3)从物块轻放到传送带左端开始计时，通过计算说明?=10s时物块所处的位置。

2.(多选)快递分拣站利用传送带可以大幅提高分拣效率，其过程可以简化为如图所示的装置，水平传送带长

为L,以一定的速度也=8m/s顺时针匀速运动，工作人员以一定的初速度也将快递箱推放到传送带左端。

若快递箱被从左端由静止释放，到达右端过程中加速时间和匀速时间相等，快递箱可视为质点，快递箱与

传送带间的动摩擦因数〃=0.4,g取10m/s2,贝ij()

A.传送带长L为24m

B.若也=0,全程快递箱在传送带上留下的痕迹长为4m

C.若也=加2,则全程快递箱的路程与传送带的路程之比为12：13

D.若也=0,将传送带速度增大为原来的2倍，则快递箱先匀加速运动再匀速运动

3.(2024•贵州黔西高三联考)如图，水平传送带匀速顺时针转动，速度大小也=2m/s,A、B两轮间的距离为

4m,在右端一物块以也=3m/s的速度滑上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数〃=0.2,I^g=10m/s2,

则下列说法正确的是()

BA

A.物块能滑过B轮

B.物块经t=2s速度减为零

C.物块返回到A轮时的速度大小仍是3m/s

D.物块在传送带上滑动时加速度的大小是2m/s2

【题后反思】

解题思维趋向

(1)水平传送带又分为两种情况：物体的初速度与传送带速度同向(含物体初速度为0)或反向。

(2)在匀速运动的水平传送带上，只要物体和传送带不共速，物体就会在滑动摩擦力的作用下，朝着

和传送带共速的方向变速，直到共速，滑动摩擦力消失，与传送带一起匀速运动，或由于传送带不是足

够长，在匀加速或匀减速过程中始终没达到共速。

(3)计算物体与传送带间的相对路程要分两种情况：

①若二者同向，则As=|s传一s物|；

②若二者反向，贝!1As=|s传|+|s物|。

考向2.倾斜传送带模型

1.机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率也=0.6m/s运

行的传送带与水平面间的夹角a=37。，转轴间距L=3.95m。工作人员沿传送方向以速

度也=1.6m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦

因数〃=0.8。取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8»求:

(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小。；

(2)小包裹通过传送带所需的时间t。

2.如图所示，传送带与地面夹角0=37。，A、B间的距离L=10.25m,传送带以物=10m/s的速率逆时针转

动。在传送带上端A处无初速度地放一个质量为加=0.5kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为〃

=0.5,煤块在传送带上经过会留下黑色痕迹。己知sin37。=0.6,g=10m/s2,求：

(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。

3.(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角6=30。，传送带以恒定速度w=3m/s逆时针匀速转动，

小木块以初速度v=6m/s从传送带底端滑上传送带，小木块与传送带间的动摩擦因数〃=*,重力加速度g

10m/s2o下列说法正确的是()

A.小木块刚滑上传送带时的加速度大小为7.5m/s2

B.小木块在传送带上向上滑行的最远距离为2.4m

C.小木块在传送带上下滑的加速度大小一直为2.5m/s2

D.小木块回到传送带底端时的速度大小为3m/s

【题后反思】

物体沿倾角为e的传送带运动时，可以分为两类：物体由底端向上运动，或者由顶端向下运动。解

决倾斜传送带问题时要特别注意相gsin。与胸geos。的大小和方向的关系，进一步判断物体所受合力与

速度方向的关系，确定物体运动情况。

3

真题练习•命题;;

1.（2024•安徽•高考真题）倾角为。的传送带以恒定速率%顺时针转动。f=0时在传送带底端无初速轻放一

小物块，如图所示。务时刻物块运动到传送带中间某位置，速度达到%。不计空气阻力，则物块从传送带底

端运动到顶端的过程中，加速度”速度v随时间才变化的关系图线可能正确的是（）

2.（多选）（2024•辽宁•高考真题）一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为〃。f=0时，木板

在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。

已知f=0到/=%的时间内，木板速度v随时间f变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。七九时

刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（）

g»o

O

2/03/04fot

A.小物块在y3务时刻滑上木板B.小物块和木板间动摩擦因数为2M

C.小物块与木板的质量比为3：4D.，=%之后小物块和木板一起做匀速运动

3.（2024•全国•高考真题）如图，一长度/=1.0m的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上，薄板的右端与平

台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动，当薄板运动的距离加=二时，

0

物块从薄板右端水平飞出；当物块落到地面时，薄板中心恰好运动到。点。已知物块与薄板的质量相等。

它们之间的动摩擦因数〃=。3,重力加速度大小g=lOm/s?。求

（1）物块初速度大小及其在薄板上运动的时间；

（2）平台距地面的高度。

PP

4.（多选）（2023•全国•高考真题）如图，一质量为M、长为/的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为加

的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度V。开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为力当

物块从木板右端离开时（）

A,木板的动能一定等于丹B.木板的动能一定小于八

C.物块的动能一定大于5机V：D.物块的动能一定小于万加说

5.（多选）（2021•全国•高考真题）水平地面上有一质量为叫的长木板，木板的左端上有一质量为丐的物块，

如图Q）所示。用水平向右的拉力/作用在物块上，尸随时间/的变化关系如图（6）所示，其中匕、工分

别为:、L时刻尸的大小。木板的加速度可随时间f的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩

擦因数为四，物块与木板间的动摩擦因数为〃2,假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速

度大小为g。则（