高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 能力課時(shí)4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用（二）課件.ppt

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能力課時(shí)4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(二),突破一 等時(shí)圓模型,1.模型特征,(1)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開(kāi)始滑到環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等，如圖甲所示； (2)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖乙所示； (3)兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過(guò)切點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖丙所示。,2.思維模板,【例1】 如圖1所示，在傾角為θ的斜面上方的A點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)一光滑的木板AB，B端剛好在斜面上，木板與豎直方向AC所成角度為α，一小物塊由A端沿木板由靜止滑下，要使物塊滑到斜面的時(shí)間最短，則α與θ角的大小關(guān)系( ),圖1,答案 B,【變式訓(xùn)練】 1.如圖2所示，幾條足夠長(zhǎng)的光滑直軌道與水平面成不同角度，從P點(diǎn)以大小不同的初速度沿各軌道發(fā)射小球，若各小球恰好在相同的時(shí)間內(nèi)到達(dá)各自的最高點(diǎn)，則各小球最高點(diǎn)的位置( ),圖2 A.在同一水平線上 B.在同一豎直線上 C.在同一拋物線上 D.在同一圓周上,答案 D,突破二 傳送帶模型,1.模型特征 (1)水平傳送帶模型,(2)傾斜傳送帶模型,2.思維模板,【例2】 如圖3所示，水平傳送帶兩端相距x＝8 m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.6，工件滑上A端時(shí)速度vA＝10 m/s，設(shè)工件到達(dá)B端時(shí)的速度為vB。(取g＝10 m/s2),圖3 (1)若傳送帶靜止不動(dòng)，求vB； (2)若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，工件還能到達(dá)B端嗎？若不能，說(shuō)明理由；若能，求到達(dá)B點(diǎn)的速度vB； (3)若傳送帶以v＝13 m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求vB及工件由A到B所用的時(shí)間。,答案 (1)2 m/s (2)能，2 m/s (3)13 m/s 0.67 s,反思提升 分析傳送帶問(wèn)題的關(guān)鍵 要注意抓住兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻：一是初始時(shí)刻，根據(jù)物體速度v物和傳送帶速度v傳的關(guān)系確定摩擦力的方向，二是當(dāng)v物＝v傳時(shí)(速度相等是解決問(wèn)題的轉(zhuǎn)折點(diǎn))，判斷物體能否與傳送帶保持相對(duì)靜止。,【變式訓(xùn)練】 2.[水平傳送帶問(wèn)題](多選)(2016·廣東中山模擬)如圖4甲所示的水平傳送帶AB逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一物塊沿曲面從一定高度處由靜止開(kāi)始下滑，以某一初速度從傳送帶左端滑上，在傳送帶上由速度傳感器記錄下物塊速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向左為正方向，以物塊剛滑上傳送帶時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn))。已知傳送帶的速度保持不變，重力加速度g取10 m/s2。關(guān)于物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)第一次回到傳送帶左端的時(shí)間t，下列計(jì)算結(jié)果正確的是( ),圖4 A.μ＝0.4 B.μ＝0.2 C.t＝4.5 s D.t＝3 s,答案 BC,圖5,(1)相鄰工件間的最小距離和最大距離； (2)滿載與空載相比，傳送帶需要增加多大的牽引力？ 解析 (1)設(shè)工件在傳送帶加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，則 μmgcos θ－mgsin θ＝ma 代入數(shù)據(jù)解得a＝1.0 m/s2,答案 (1)0.50 m 3.0 m (2)33 N,突破三 滑塊—木板模型,1.模型特征 滑塊－木板模型(如圖a)，涉及摩擦力分析、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦生熱，多次互相作用，屬于多物體多過(guò)程問(wèn)題，知識(shí)綜合性較強(qiáng)，對(duì)能力要求較高，故頻現(xiàn)于高考試卷中，例如2015年全國(guó)Ⅰ、Ⅱ卷中壓軸題25題。另外，常見(jiàn)的子彈射擊木板(如圖b)、圓環(huán)在直桿中滑動(dòng)(如圖c)都屬于滑塊類(lèi)問(wèn)題，處理方法與滑塊－木板模型類(lèi)似。,2.思維模板,【例3】 如圖6所示，木板靜止于水平地面上，在其最右端放一可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊。已知木塊的質(zhì)量m＝1 kg，木板的質(zhì)量M＝4 kg，長(zhǎng)L＝2.5 m，上表面光滑，下表面與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2?，F(xiàn)用水平恒力F＝20 N拉木板，g取10 m/s2。,圖6 (1)求木板加速度的大小； (2)要使木塊能滑離木板，求水平恒力F作用的最短時(shí)間；,(3)如果其他條件不變，假設(shè)木板的上表面也粗糙，其上表面與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.3，欲使木板能從木塊的下方抽出，對(duì)木板施加的拉力應(yīng)滿足什么條件？ (4)若木板的長(zhǎng)度、木塊質(zhì)量、木板的上表面與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都不變，只將水平恒力增加為30 N，則木塊滑離木板需要多長(zhǎng)時(shí)間？,答案 (1)2.5 m/s2 (2)1 s (3)F＞25 N (4)2 s,易錯(cuò)提醒 ①在第(1)問(wèn)，木板受到地面的摩擦力Ff＝μFN，其中FN為木板對(duì)地面的壓力，F(xiàn)N＝(M＋m)g，故Ff＝μ(M＋m)g。有些同學(xué)受思維定勢(shì)的影響，不深入分析，易錯(cuò)寫(xiě)為Ff＝μMg。 ②第(2)問(wèn)中恒力F作用的最短時(shí)間的隱含條件是恒力作用一段時(shí)間后撤去，然后木板做減速運(yùn)動(dòng)，至木塊和木板脫離時(shí)，木板速度恰好為零。 ③第(3)(4)問(wèn)中，有些同學(xué)不知道挖掘臨界條件，木板能從木塊下方抽出的條件為a木板＞a木塊；木塊滑離木板時(shí)兩者位移關(guān)系：x木板－x木塊＝L。,【變式訓(xùn)練】 4.[滑板模型與圖象結(jié)合](2016·安徽六校教育研究會(huì)聯(lián)考)如圖7甲，水平地面上有一靜止平板車(chē)，車(chē)上放一質(zhì)量為m的物塊，物塊與平板車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，t＝0時(shí)，車(chē)開(kāi)始沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖乙所示。g取10 m/s2，平板車(chē)足夠長(zhǎng)，則物塊運(yùn)動(dòng)的v－t圖象為( ),圖7,解析 小車(chē)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等，a車(chē)＝4 m/s2，根據(jù)物塊與車(chē)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的加速度大小為a物＝μg＝2 m/s2。設(shè)小車(chē)和物塊在t時(shí)刻速度相同，有24－a車(chē)(t－6)＝a物t，解得t＝8 s，物塊以2 m/s2的加速度減速至零也需要8 s，故只有選項(xiàng)C正確。 答案 C,5.[滑塊—木板模型]如圖8所示，物塊A、木板B的質(zhì)量均為m＝ 10 kg，不計(jì)A的大小，B板長(zhǎng)L＝3 m。開(kāi)始時(shí)A、B均靜止。現(xiàn)使A以某一水平初速度從B的最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知A與B、B與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2。,圖8 (1)若物塊A剛好沒(méi)有從B上滑下來(lái)，則A的初速度多大？ (2)若把木板B放在光滑水平面上，讓A仍以(1)問(wèn)中的初速度從B的最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則A能否與B脫離？最終A和B的速度各是多大？,1.如圖9所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn)。豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60°，C是圓環(huán)軌道的圓心。已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開(kāi)始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)。則( ),圖9,A.a球最先到達(dá)M點(diǎn) B.b球最先到達(dá)M點(diǎn) C.c球最先到達(dá)M點(diǎn) D.b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn),答案 C,2.(多選)如圖10所示，傳送帶的水平部分長(zhǎng)為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)速率恒為v，在其左端無(wú)初速放上木塊，若木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則木塊從左到右的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是( ),圖10,答案 ACD,3.如圖11所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為θ，以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＜tan θ，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是( ),圖11,解析 開(kāi)始階段，小木塊受到豎直向下的重力和沿傳送帶向下的摩擦力作用，做加速度為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1，所以a1＝gsin θ＋μgcos θ。小木塊加速至與傳送帶速度相等時(shí)，由于μ＜tan θ，則小木塊不會(huì)與傳送帶保持相對(duì)靜止而勻速運(yùn)動(dòng)，之后小木塊繼續(xù)加速，所受滑動(dòng)摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，做加速度為a2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一階段由牛頓第二定律得：mgsin θ－μmgcos θ＝ma2，所以：a2＝gsin θ－μgcos θ。 根據(jù)以上分析，有a2＜a1。所以，本題正確答案為D。 答案 D,4.如圖12所示，質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板，靜止放置在粗糙水平地面上，有一個(gè)質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以某一水平初速度從左端沖上木板。從物塊沖上木板到物塊和木板達(dá)到共同速度的過(guò)程中，物塊和木板的v－t圖象分別如圖中的折線acd和bcd所示 ，a、b、c、d點(diǎn)的坐標(biāo)為a(0，10)、b(0，0)、c(4，4)、d(12，0)。根據(jù)v－t圖象，(g取10 m/s2)，求：,圖12,(1)物塊沖上木板做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1，木板開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2，達(dá)到相同速度后一起勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a； (2)物塊質(zhì)量m與長(zhǎng)木板質(zhì)量M之比； (3)物塊相對(duì)長(zhǎng)木板滑行的距離Δx。,答案 (1)1.5 m/s2 1 m/s2 0.5 m/s2 (2)3∶2 (3)20 m,