2021屆高考物理二輪復習核心素養(yǎng)微專題1動力學兩大模型__“傳送帶模型”和“板_塊”模型課件

1、動力學兩大模型動力學兩大模型“傳送帶模型傳送帶模型” ”和和“ “板板塊塊” ”模型模型“傳送帶傳送帶”模型和模型和“板板塊塊”模型是近幾年高考命題的熱點，模型是近幾年高考命題的熱點，2017年全國卷年全國卷第第25題、題、2019年全國卷年全國卷第第20題都是以題都是以“板板塊塊”模型為素模型為素材的問題。兩類模型常涉及牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、動量、材的問題。兩類模型常涉及牛頓運動定律、勻變速直線運動規(guī)律、動量、能量等主干知識，具有條件隱蔽、過程復雜等特點，既能訓練學生的科能量等主干知識，具有條件隱蔽、過程復雜等特點，既能訓練學生的科學思維，又能聯系科學、生產和生活實際，是很好的能

2、力考查類題目的學思維，又能聯系科學、生產和生活實際，是很好的能力考查類題目的命題背景。命題背景。模型一：模型一：“傳送帶傳送帶”模型模型1模型特征模型特征一個物體以速度一個物體以速度v0(v00)在另一個勻速運動的物體上運動的力學系統(tǒng)可在另一個勻速運動的物體上運動的力學系統(tǒng)可看作看作“傳送帶傳送帶”模型，如圖模型，如圖(a)(b)(c)所示。所示。2解題三部曲解題三部曲(1)把握受力：把握受力：水水平傳送帶上物體的運動情況取決于物體的受力情況，即平傳送帶上物體的運動情況取決于物體的受力情況，即物體所受摩擦力的情況；傾斜傳送帶上物體的運動情況取決于所受摩擦物體所受摩擦力的情況；傾斜傳送帶上物體的

3、運動情況取決于所受摩擦力與重力沿斜面的分力情況。力與重力沿斜面的分力情況。(2)判定思路：判定思路：相相對運動對運動摩擦力方向摩擦力方向加速度方向加速度方向速度變化情況速度變化情況共共速，并且明確摩擦力發(fā)生突變的時刻是速，并且明確摩擦力發(fā)生突變的時刻是v物物v傳傳。(3)關注臨界：關注臨界：傳傳送帶問題還常常涉及到臨界問題，即物體與傳送帶速度送帶問題還常常涉及到臨界問題，即物體與傳送帶速度相同，這時會出現摩擦力改變的臨界狀態(tài)，具體如何改變要根據具體情相同，這時會出現摩擦力改變的臨界狀態(tài)，具體如何改變要根據具體情況判斷。注意傾斜傳送帶問題，一定要比較斜面傾角的正切值與動摩擦況判斷。注意傾斜傳送帶

4、問題，一定要比較斜面傾角的正切值與動摩擦因數的大小關系。因數的大小關系。示例示例1某某工廠為實現自動傳送工件設計了如圖所示的傳送裝置，它由工廠為實現自動傳送工件設計了如圖所示的傳送裝置，它由一個水平傳送帶一個水平傳送帶ab和傾斜傳送帶和傾斜傳送帶cd組成，水平傳送帶長度組成，水平傳送帶長度lab4 m，傾斜傳送帶長度傾斜傳送帶長度lcd4.45 m，傾角為，傾角為37，ab和和cd通過一段極短通過一段極短的光滑圓弧板過渡，的光滑圓弧板過渡，ab傳送帶以傳送帶以v15 m/s的恒定速率順時針運轉，的恒定速率順時針運轉，cd傳送帶靜止。已知工件與傳送帶間的動摩擦因數均為傳送帶靜止。已知工件與傳送帶

5、間的動摩擦因數均為0.5，重力加速，重力加速度度g取取10 m/s2。現將一個工件?，F將一個工件(可看作質點可看作質點)無初速度地放在水平傳送帶無初速度地放在水平傳送帶最左端最左端a點處，求：點處，求：(1)工件從工件從a點第一次被傳送到點第一次被傳送到cd傳送帶沿傳送帶上升的最大高度和所用傳送帶沿傳送帶上升的最大高度和所用的總時間；的總時間；(2)要使工件恰好被傳送到要使工件恰好被傳送到cd傳送帶最上端，傳送帶最上端，cd傳送帶沿順時針方向運傳送帶沿順時針方向運轉的速度轉的速度v2的大小的大小(v2v1)。思路探究思路探究(1)工件在水平傳送帶上運動時受到哪幾個力作用？工件在工件在水平傳送帶

6、上運動時受到哪幾個力作用？工件在水平傳送帶上做什么運動？水平傳送帶上做什么運動？(2)工件到達工件到達b點的速度是多少？點的速度是多少？(3)工件在傾斜傳送帶上運動時受到哪幾個力作用？工件在傾斜傳送帶上運動時受到哪幾個力作用？(4)工件在傾斜傳送帶上做什么運動？如何理解第工件在傾斜傳送帶上做什么運動？如何理解第(2)問中的問中的“恰好恰好”？解析解析(1)工件剛放在傳送帶工件剛放在傳送帶ab上時，在摩擦力作用下做勻加速運動，上時，在摩擦力作用下做勻加速運動，設其加速度大小為設其加速度大小為a1，速度增加到，速度增加到v1時所用時間為時所用時間為t1，位移大小為，位移大小為x1，受，受力分析如圖

7、甲所示，則力分析如圖甲所示，則fn1mgff1fn1ma1(2)cd傳送帶以速度傳送帶以速度v2向上傳送時，當工件的速度大于向上傳送時，當工件的速度大于v2時，滑動摩擦時，滑動摩擦力沿傳送帶向下，加速度大小仍為力沿傳送帶向下，加速度大小仍為a2；當工件的速度小于；當工件的速度小于v2時，滑動摩時，滑動摩擦力沿傳送帶向上，受力分析如圖丙所示，設其加速度大小為擦力沿傳送帶向上，受力分析如圖丙所示，設其加速度大小為a3，兩個，兩個過程的位移大小分別為過程的位移大小分別為x3和和x4，由運動學公式和牛頓運動定律可得，由運動學公式和牛頓運動定律可得應用提升練應用提升練1如如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面

8、夾角為圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，以速度，以速度v0逆時針勻速逆時針勻速轉動，在傳送帶的上端輕輕放置一個質量為轉動，在傳送帶的上端輕輕放置一個質量為m的小木塊，小木塊與傳送的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數帶間的動摩擦因數tan ，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關系的是時間變化關系的是()d 解析：解析：傳送帶以速度傳送帶以速度v0逆時針勻速轉動，在傳送帶的上端輕輕放置一個逆時針勻速轉動，在傳送帶的上端輕輕放置一個質量為質量為m的小木塊，小木塊相對于傳送帶向上運動，受到的滑動摩擦力的小木塊，小木塊相對于傳送帶向上運動，受到的滑動摩擦力方

9、向沿傳送帶向下，做加速度為方向沿傳送帶向下，做加速度為a1的勻加速直線運動，由牛頓第二定律的勻加速直線運動，由牛頓第二定律得得mgsin mgcos ma1，所以，所以a1gsin gcos 。小木塊加速至與。小木塊加速至與傳送帶速度相等時，由于傳送帶速度相等時，由于tan ，則小木塊不會與傳送帶保持相對靜，則小木塊不會與傳送帶保持相對靜止而勻速運動，之后小木塊繼續(xù)加速，所受滑動摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛑苟鴦蛩龠\動，之后小木塊繼續(xù)加速，所受滑動摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，做加速度為上，做加速度為a2的勻加速直線運動，這一階段由牛頓第二定律得的勻加速直線運動，這一階段由牛頓第二定律得mgsin mgco

10、s ma2，所以，所以a2gsin gcos 。根據以上分析，有。根據以上分析，有a2a1，所以，本題正確答案為，所以，本題正確答案為d。2近年來，網上購物促使快遞行業(yè)迅猛發(fā)展。如圖所示為某快遞車間近年來，網上購物促使快遞行業(yè)迅猛發(fā)展。如圖所示為某快遞車間傳送裝置的簡化示意圖，傳送帶右端與水平面相切，且保持傳送裝置的簡化示意圖，傳送帶右端與水平面相切，且保持v04 m/s的的恒定速率順時針運行，傳送帶的長度為恒定速率順時針運行，傳送帶的長度為l3 m?，F將一質量為?，F將一質量為0.4 kg的的包裹包裹a輕放在傳送帶左端，包裹輕放在傳送帶左端，包裹a剛離開傳輸帶時恰好與靜止的包裹剛離開傳輸帶時恰

11、好與靜止的包裹b發(fā)發(fā)生正碰，碰撞時間極短，碰撞后包裹生正碰，碰撞時間極短，碰撞后包裹a向前滑行了向前滑行了0.1 m靜止，包裹靜止，包裹b向向前運動了前運動了0.4 m靜止。已知包裹靜止。已知包裹a與傳輸帶間的動摩擦因數為與傳輸帶間的動摩擦因數為0.4，包裹，包裹a、b與水平面間的動摩擦因數均為與水平面間的動摩擦因數均為0.5，g取取10 m/s2。求：。求：(1)包裹包裹a在傳送帶上運動的時間；在傳送帶上運動的時間；(2)包裹包裹b的質量。的質量。包裹包裹a、b相碰前后系統(tǒng)動量守恒：相碰前后系統(tǒng)動量守恒：mav0mavambvb由由式解得式解得mb0.6 kg。答案：答案：(1)1.25 s

12、(2)0.6 kg3如圖所示，與水平面夾角為如圖所示，與水平面夾角為37的傾斜傳送的傾斜傳送帶以帶以v02 m/s的速度沿順時針方向轉動，小物塊的速度沿順時針方向轉動，小物塊a從從傳送帶頂端無初速度釋放的同時，小物塊傳送帶頂端無初速度釋放的同時，小物塊b以以v18 m/s的速度從底端滑上傳送帶。已知小物塊的速度從底端滑上傳送帶。已知小物塊a、b質質量均為量均為m1 kg，與傳送帶間的動摩擦因數均為，與傳送帶間的動摩擦因數均為0.5，小物塊，小物塊a、b未未在傳送帶上發(fā)生碰撞，重力加速度在傳送帶上發(fā)生碰撞，重力加速度g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：。求：(1)小

13、物塊小物塊b向上運動過程中平均速度的大??；向上運動過程中平均速度的大小；(2)傳送帶的長度傳送帶的長度l應滿足的條件。應滿足的條件。代入解得代入解得l012.96 m即傳送帶的長度即傳送帶的長度l12.96 m。答案：答案：(1)2.5 m/s(2)l12.96 m模型二：模型二：“板板塊塊”模型模型1模型特征：模型特征：涉涉及兩個物體，并且物體間存在相對滑動。及兩個物體，并且物體間存在相對滑動。2解題三部曲解題三部曲(1)審題建模：審題建模：求求解解時應先仔細審題，弄清楚題目的含義、分析清楚每一時應先仔細審題，弄清楚題目的含義、分析清楚每一個物體的受力情況、運動情況。個物體的受力情況、運動情

14、況。(2)求加速度：求加速度：準準確求出各物體在各運動過程的加速度確求出各物體在各運動過程的加速度(注意兩過程的連注意兩過程的連接處加速度可能突變接處加速度可能突變)。(3)做好兩分析做好兩分析示例示例2如如圖，一長木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物塊。圖，一長木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物塊。從從t0時刻開始，物塊與木板一起以共同速度向墻壁運動，當時刻開始，物塊與木板一起以共同速度向墻壁運動，當t1 s時，時，木板以速度木板以速度v14 m/s與墻壁碰撞與墻壁碰撞(碰撞時間極短碰撞時間極短)。碰撞前后木板速度大。碰撞前后木板速度大小不變，方向相反。運動過程中物塊第一次減速

15、到速度為零時，恰好從小不變，方向相反。運動過程中物塊第一次減速到速度為零時，恰好從木板上掉下。已知木板的質量是物塊質量的木板上掉下。已知木板的質量是物塊質量的15倍，木板與地面間的動摩倍，木板與地面間的動摩擦因數擦因數10.1，物塊與木板間的動摩擦因數，物塊與木板間的動摩擦因數20.4，取，取g10 m/s2。求：。求：(1)t0時刻木板的速度大小時刻木板的速度大小v0；(2)木板的長度木板的長度l。思路探究思路探究(1)木板與墻壁碰后，木板立即反向運動，而物塊相對木板木板與墻壁碰后，木板立即反向運動，而物塊相對木板向左運動過程中受到哪些力的作用？向左運動過程中受到哪些力的作用？(2)題干中題

16、干中“物塊第一次減速到速度為零時，恰好從木板上掉下物塊第一次減速到速度為零時，恰好從木板上掉下”，說明，說明什么？兩者位移滿足什么關系？什么？兩者位移滿足什么關系？解析解析(1)設木板、物塊的質量分別為設木板、物塊的質量分別為m、m，則，則m15m對木板和物塊整體，設它們共同的加速度大小為對木板和物塊整體，設它們共同的加速度大小為a1，根據牛頓第二定律，根據牛頓第二定律有有1(mm)g(mm)a1物塊與木板一起以共同速度勻減速向墻壁運動，則物塊與木板一起以共同速度勻減速向墻壁運動，則v1v0a1t1，其中，其中t11 s解得解得v05 m/s。應用提升練應用提升練4(多選多選)(2019高考全

17、國卷高考全國卷)如如圖圖(a)，物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊和木板疊放在實驗臺上，物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平。物塊用一不可伸長的細繩與固定在實驗臺上的力傳感器相連，細繩水平。t0時，木板開始受到水平外力時，木板開始受到水平外力f的作用，在的作用，在t4 s時撤去外力。細繩對時撤去外力。細繩對物塊的拉力物塊的拉力f隨時間隨時間t變化的關系如圖變化的關系如圖(b)所示，木板的速度所示，木板的速度v與時間與時間t的關的關系如圖系如圖(c)所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取所示。木板與實驗臺之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由題給數據

18、可以得出。由題給數據可以得出()a木板的質量為木板的質量為1 kgb2 s4 s內，力內，力f的大小為的大小為0.4 nc02 s內，力內，力f的大小保持不變的大小保持不變d物塊與木板之間的動摩擦因數為物塊與木板之間的動摩擦因數為0.2設木板質量為設木板質量為m，物塊的質量為，物塊的質量為m，據牛頓第二定律，對木板，據牛頓第二定律，對木板，2 s4 s內有內有ff摩摩ma14 s以后有以后有f摩摩ma2且知且知f摩摩mg0.2 n解得解得m1 kg，f0.4 n，但由于不知道物塊的質量，但由于不知道物塊的質量m，故無法求出物，故無法求出物塊與木板之間的動摩擦因數，選項塊與木板之間的動摩擦因數，

19、選項a、b正確，正確，d錯誤。錯誤。02 s內，木板處于靜止狀態(tài)，內，木板處于靜止狀態(tài)，f的大小等于物塊與木板之間的靜摩擦的大小等于物塊與木板之間的靜摩擦力，而物塊與木板之間的靜摩擦力等于力，而物塊與木板之間的靜摩擦力等于f，則由題圖，則由題圖(b)知，知，f是均勻增加是均勻增加的，選項的，選項c錯誤。錯誤。答案：答案：ab5(2019高考江蘇卷高考江蘇卷)如如圖所示，質量相等的物塊圖所示，質量相等的物塊a和和b疊放在水平地面疊放在水平地面上，左邊緣對齊。上，左邊緣對齊。a與與b、b與地面間的動摩擦因數均為與地面間的動摩擦因數均為。先敲擊。先敲擊a，a立即獲得水平向右的初速度，在立即獲得水平向

20、右的初速度，在b上滑動距離上滑動距離l后停下。接著敲擊后停下。接著敲擊b，b立即獲得水平向右的初速度，立即獲得水平向右的初速度，a、b都向右運動，左邊緣再次對齊時恰都向右運動，左邊緣再次對齊時恰好相對靜止，此后兩者一起運動至停下。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，好相對靜止，此后兩者一起運動至停下。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為重力加速度為g。求：。求：(1)a被敲擊后獲得的初速度大小被敲擊后獲得的初速度大小va；(2)在左邊緣再次對齊的前、后，在左邊緣再次對齊的前、后，b運動加運動加速度的大小速度的大小ab、ab；(3)b被敲擊后獲得的初速度大小被敲擊后獲得的初速度大小vb。6如圖甲所示，質量為如圖甲所示，質量為m的長木板，靜止放置在粗糙水平地面上，有的長木板，靜止放置在粗糙水平地面上，有一個質量為一個質量為m、可視為質點的物塊，以某一水平初速度從左端沖上木板。、可視為質點的物塊，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