2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)微專題1動(dòng)力學(xué)兩大模型__“傳送帶模型”和“板_塊”模型課件

1、動(dòng)力學(xué)兩大模型動(dòng)力學(xué)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(diǎn)，模型是近幾年高考命題的熱點(diǎn)，2017年全國(guó)卷年全國(guó)卷第第25題、題、2019年全國(guó)卷年全國(guó)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(wèn)題。兩類模型常涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)量、材的問(wèn)題。兩類模型常涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)量、能量等主干知識(shí)，具有條件隱蔽、過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，既能訓(xùn)練學(xué)生的科能量等主干知識(shí)，具有條件隱蔽、過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，又能聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實(shí)際，是很好的能

2、力考查類題目的學(xué)思維，又能聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實(shí)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(gè)物體以速度一個(gè)物體以速度v0(v00)在另一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的物體上運(yùn)動(dòng)的力學(xué)系統(tǒng)可在另一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的物體上運(yùn)動(dòng)的力學(xué)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(yùn)動(dòng)情況取決于物體的受力情況，即平傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)刻是速，并且明確摩擦力發(fā)生突變的時(shí)刻是v物物v傳傳。(3)關(guān)注臨界：關(guān)注臨界：傳傳送帶問(wèn)題還常常涉及到臨界問(wèn)題，即物體與傳送帶速度送帶問(wèn)題還常常涉及到臨界問(wèn)題，即物體與傳送帶速度相同，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦力改變的臨界狀態(tài)，具體如何改變要根據(jù)具體情相同，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦力改變的臨界狀態(tài)，具體如何改變要根據(jù)具體情況判斷。注意傾斜傳送帶問(wèn)題，一定要比較斜面傾角的正切值與動(dòng)摩擦況判斷。注意傾斜傳送帶

4、問(wèn)題，一定要比較斜面傾角的正切值與動(dòng)摩擦因數(shù)的大小關(guān)系。因數(shù)的大小關(guān)系。示例示例1某某工廠為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳送工件設(shè)計(jì)了如圖所示的傳送裝置，它由工廠為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳送工件設(shè)計(jì)了如圖所示的傳送裝置，它由一個(gè)水平傳送帶一個(gè)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(zhǎng)度組成，水平傳送帶長(zhǎng)度lab4 m，傾斜傳送帶長(zhǎng)度傾斜傳送帶長(zhǎng)度lcd4.45 m，傾角為，傾角為37，ab和和cd通過(guò)一段極短通過(guò)一段極短的光滑圓弧板過(guò)渡，的光滑圓弧板過(guò)渡，ab傳送帶以傳送帶以v15 m/s的恒定速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，的恒定速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，cd傳送帶靜止。已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為傳送帶靜止。已知工件與傳送帶

5、間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，重力加速，重力加速度度g取取10 m/s2?，F(xiàn)將一個(gè)工件?，F(xiàn)將一個(gè)工件(可看作質(zhì)點(diǎn)可看作質(zhì)點(diǎn))無(wú)初速度地放在水平傳送帶無(wú)初速度地放在水平傳送帶最左端最左端a點(diǎn)處，求：點(diǎn)處，求：(1)工件從工件從a點(diǎn)第一次被傳送到點(diǎn)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(shí)間；的總時(shí)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(shí)針?lè)较蜻\(yùn)傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)時(shí)受到哪幾個(gè)力作用？工件在工件在水平傳送帶

6、上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到哪幾個(gè)力作用？工件在水平傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？水平傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？(2)工件到達(dá)工件到達(dá)b點(diǎn)的速度是多少？點(diǎn)的速度是多少？(3)工件在傾斜傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到哪幾個(gè)力作用？工件在傾斜傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到哪幾個(gè)力作用？(4)工件在傾斜傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？如何理解第工件在傾斜傳送帶上做什么運(yùn)動(dòng)？如何理解第(2)問(wèn)中的問(wèn)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(shí)，在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，上時(shí)，在摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度大小為設(shè)其加速度大小為a1，速度增加到，速度增加到v1時(shí)所用時(shí)間為時(shí)所用時(shí)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(shí)，當(dāng)工件的速度大于向上傳送時(shí)，當(dāng)工件的速度大于v2時(shí)，滑動(dòng)摩擦?xí)r，滑動(dòng)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(dāng)工件的速度小于；當(dāng)工件的速度小于v2時(shí)，滑動(dòng)摩時(shí)，滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向上，受力分析如圖丙所示，設(shè)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(shè)其加速度大小為a3，兩個(gè)，兩個(gè)過(guò)程的位移大小分別為過(guò)程的位移大小分別為x3和和x4，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得應(yīng)用提升練應(yīng)用提升練1如如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面

8、夾角為圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為，以速度，以速度v0逆時(shí)針勻速逆時(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，小木塊與傳送的小木塊，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)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(shí)間變化關(guān)系的是時(shí)間變化關(guān)系的是()d 解析：解析：傳送帶以速度傳送帶以速度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)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)量為質(zhì)量為m的小木塊，小木塊相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，受到的滑動(dòng)摩擦力的小木塊，小木塊相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，受到的滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(shí)，由于傳送帶速度相等時(shí)，由于tan ，則小木塊不會(huì)與傳送帶保持相對(duì)靜，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蛑苟鴦蛩龠\(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?，做加速度為上，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的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(jù)以上分析，有。根據(jù)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(lái)，網(wǎng)上購(gòu)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(lái)，網(wǎng)上購(gòu)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(jiǎn)化示意圖，傳送帶右端與水平面相切，且保持傳送裝置的簡(jiǎn)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(shí)針運(yùn)行，傳送帶的長(zhǎng)度為恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，傳送帶的長(zhǎng)度為l3 m?，F(xiàn)將一質(zhì)量為?，F(xiàn)將一質(zhì)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(kāi)傳輸帶時(shí)恰好與靜止的包裹剛離開(kāi)傳輸帶時(shí)恰

11、好與靜止的包裹b發(fā)發(fā)生正碰，碰撞時(shí)間極短，碰撞后包裹生正碰，碰撞時(shí)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(yùn)動(dòng)了前運(yùn)動(dòng)了0.4 m靜止。已知包裹靜止。已知包裹a與傳輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為與傳輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，包裹，包裹a、b與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，g取取10 m/s2。求：。求：(1)包裹包裹a在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)包裹包裹b的質(zhì)量。的質(zhì)量。包裹包裹a、b相碰前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒：相碰前后系統(tǒng)動(dòng)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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，小物塊的速度沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，小物塊a從從傳送帶頂端無(wú)初速度釋放的同時(shí)，小物塊傳送帶頂端無(wú)初速度釋放的同時(shí)，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(zhì)質(zhì)量均為量均為m1 kg，與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中平均速度的大??；向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中平均速度的大??；(2)傳送帶的長(zhǎng)度傳送帶的長(zhǎng)度l應(yīng)滿足的條件。應(yīng)滿足的條件。代入解得代入解得l012.96 m即傳送帶的長(zhǎng)度即傳送帶的長(zhǎng)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(gè)物體，并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng)。及兩個(gè)物體，并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng)。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(shí)應(yīng)先仔細(xì)審題，弄清楚題目的含義、分析清楚每一時(shí)應(yīng)先仔細(xì)審題，弄清楚題目的含義、分析清楚每一個(gè)物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況。個(gè)物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)情

14、況。(2)求加速度：求加速度：準(zhǔn)準(zhǔn)確求出各物體在各運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度確求出各物體在各運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度(注意兩過(guò)程的連注意兩過(guò)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(zhǎng)木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物塊。圖，一長(zhǎng)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(shí)刻開(kāi)始，物塊與木板一起以共同速度向墻壁運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)刻開(kāi)始，物塊與木板一起以共同速度向墻壁運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t1 s時(shí)，時(shí)，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(shí)間極短碰撞時(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊第一次減速

15、到速度為零時(shí)，恰好從小不變，方向相反。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊第一次減速到速度為零時(shí)，恰好從木板上掉下。已知木板的質(zhì)量是物塊質(zhì)量的木板上掉下。已知木板的質(zhì)量是物塊質(zhì)量的15倍，木板與地面間的動(dòng)摩倍，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)擦因數(shù)10.1，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.4，取，取g10 m/s2。求：。求：(1)t0時(shí)刻木板的速度大小時(shí)刻木板的速度大小v0；(2)木板的長(zhǎng)度木板的長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)，而物塊相對(duì)木板木板與墻壁碰后，木板立即反向運(yùn)動(dòng)，而物塊相對(duì)木板向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到哪些力的作用？向左運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)，恰好從木板上掉下物塊第一次減速到速度為零時(shí)，恰好從木板上掉下”，說(shuō)明，說(shuō)明什么？?jī)烧呶灰茲M足什么關(guān)系？什么？?jī)烧呶灰茲M足什么關(guān)系？解析解析(1)設(shè)木板、物塊的質(zhì)量分別為設(shè)木板、物塊的質(zhì)量分別為m、m，則，則m15m對(duì)木板和物塊整體，設(shè)它們共同的加速度大小為對(duì)木板和物塊整體，設(shè)它們共同的加速度大小為a1，根據(jù)牛頓第二定律，根據(jù)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(yùn)動(dòng)，則物塊與木板一起以共同速度勻減速向墻壁運(yùn)動(dòng)，則v1v0a1t1，其中，其中t11 s解得解得v05 m/s。應(yīng)用提升練應(yīng)用提升練4(多選多選)(2019高考全

17、國(guó)卷高考全國(guó)卷)如如圖圖(a)，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。t0時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力f的作用，在的作用，在t4 s時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力物塊的拉力f隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖變化的關(guān)系如圖(b)所示，木板的速度所示，木板的速度v與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)的關(guān)系如圖系如圖(c)所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)

18、可以得出。由題給數(shù)據(jù)可以得出()a木板的質(zhì)量為木板的質(zhì)量為1 kgb2 s4 s內(nèi)，力內(nèi)，力f的大小為的大小為0.4 nc02 s內(nèi)，力內(nèi)，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(dòng)摩擦因數(shù)為物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2設(shè)木板質(zhì)量為設(shè)木板質(zhì)量為m，物塊的質(zhì)量為，物塊的質(zhì)量為m，據(jù)牛頓第二定律，對(duì)木板，據(jù)牛頓第二定律，對(duì)木板，2 s4 s內(nèi)有內(nèi)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(zhì)量，但由于不知道物塊的質(zhì)量m，故無(wú)法求出物，故無(wú)法求出物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，

19、選項(xiàng)a、b正確，正確，d錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。02 s內(nèi)，木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，內(nèi)，木板處于靜止?fàn)顟B(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(xiàng)的，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案：答案：ab5(2019高考江蘇卷高考江蘇卷)如如圖所示，質(zhì)量相等的物塊圖所示，質(zhì)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(duì)齊。上，左邊緣對(duì)齊。a與與b、b與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)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(dòng)距離上滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)，左邊緣再次對(duì)齊時(shí)恰都向右運(yùn)動(dòng)，左邊緣再次對(duì)齊時(shí)恰好相對(duì)靜止，此后兩者一起運(yùn)動(dòng)至停下。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，好相對(duì)靜止，此后兩者一起運(yùn)動(dòng)至停下。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(duì)齊的前、后，在左邊緣再次對(duì)齊的前、后，b運(yùn)動(dòng)加運(yùn)動(dòng)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(zhì)量為如圖甲所示，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。、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