《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 專題強(qiáng)化四 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用（二）課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 專題強(qiáng)化四 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用（二）課件（51頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題強(qiáng)化四牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(二)第三章牛頓運動定律專題解讀1.本專題是動力學(xué)方法在兩類典型模型問題中的應(yīng)用，高考常以計算題壓軸題的形式命題.2.通過本專題的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)同學(xué)們審題能力、建模能力、分析推理能力和規(guī)范表達(dá)等物理學(xué)科素養(yǎng)，針對性的專題強(qiáng)化，通過題型特點和解題方法的分析，能幫助同學(xué)們迅速提高解題能力.3.用到的相關(guān)知識有：勻變速直線運動規(guī)律、牛頓運動定律、相對運動的有關(guān)知識.內(nèi)容索引命題點一“傳送帶模型”問題命題點二“滑塊木板模型”問題課時作業(yè)盤查拓展點1命題點一“傳送帶模型”問題1.水平傳送帶問題求解的關(guān)鍵在于對物體所受的摩擦力進(jìn)行正確的分析判斷.物體的速度與傳送帶速度相等的
2、時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻.2.傾斜傳送帶問題求解的關(guān)鍵在于分析清楚物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用.當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變. 如圖所示，足夠長的水平傳送帶，以初速度v06 m/s順時針轉(zhuǎn)動.現(xiàn)在傳送帶左側(cè)輕輕放上m1 kg的小滑塊，與此同時，啟動傳送帶制動裝置，使得傳送帶以恒定加速度a4 m/s2減速直至停止；已知滑塊與傳送帶的動摩擦因數(shù)0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.滑塊可以看成質(zhì)點，且不會影響傳送帶的運動，g10 m/s2.試求：(1)滑塊與傳送帶共速時，滑塊相對傳送帶的位移；(2)滑塊在傳送帶上運動的總時
3、間t.【例1】解析分析答案3 m答案2 s題眼題眼(1)對滑塊，mgma1得：a12 m/s2設(shè)經(jīng)過時間t1滑塊與傳送帶達(dá)到共同速度v，有：vv0at1va1t1解得：v2 m/s，t11 s故滑塊與傳送帶的相對位移xx2x13 m(2)共速之后，設(shè)滑塊與傳送帶一起減速，則滑塊與傳送帶間的靜摩擦力為Ff，有：Ffma4 Nmg2 N故滑塊與傳送帶相對滑動.滑塊做減速運動，加速度仍為a1.故：tt1t22 s. 如圖所示為貨場使用的傳送帶的模型，傳送帶傾斜放置，與水平面夾角為37，傳送帶AB足夠長，傳送皮帶輪以大小為v2 m/s的恒定速率順時針轉(zhuǎn)動.一包貨物以v012 m/s的初速度從A端滑上傾
4、斜傳送帶，若貨物與皮帶之間的動摩擦因數(shù)0.5，且可將貨物視為質(zhì)點.(1)求貨物剛滑上傳送帶時加速度為多大？(2)經(jīng)過多長時間貨物的速度和傳送帶的速度相同？這時貨物相對于地面運動了多遠(yuǎn)？(3)從貨物滑上傳送帶開始計時，貨物再次滑回A端共用了多少時間？(g10 m/s2，已知sin 370.6，cos 370.8)【例2】答案10 m/s2，方向沿傳送帶向下答案1 s7 m答案解析分析圖4題眼題眼題眼(1)設(shè)貨物剛滑上傳送帶時加速度為a1，沿傳送帶方向：mgsin Ffma1垂直傳送帶方向：mgcos FN又FfFN由以上三式得：a1g(sin cos )10(0.60.50.8)10 m/s2，
5、方向沿傳送帶向下.(2)貨物速度從v0減至傳送帶速度v所用時間設(shè)為t1，位移設(shè)為x1，則有：(3)當(dāng)貨物速度與傳送帶速度相等時，由于mgsin mgcos ，此后貨物所受摩擦力沿傳送帶向上，設(shè)貨物加速度大小為a2，則有mgsin mgcos ma2，得：a2g(sin cos )2 m/s2，方向沿傳送帶向下.則貨物上滑的總距離為xx1x28 m.題組階梯突破題組階梯突破1.如圖所示為糧袋的傳送裝置，已知A、B兩端間的距離為L，傳送帶與水平方向的夾角為，工作時運行速度為v，糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，正常工作時工人在A端將糧袋放到運行中的傳送帶上.設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，重力加速
6、度大小為g.關(guān)于糧袋從A到B的運動，以下說法正確的是A.糧袋到達(dá)B端的速度與v比較，可能大，可能小也可能相等B.糧袋開始運動的加速度為g(sin cos )，若L足夠大，則以后將以速度v做勻 速運動C.若tan ，則糧袋從A端到B端一定是一直做加速運動D.不論大小如何，糧袋從到端一直做勻加速運動，且加速度agsin 答案解析若傳送帶較短，糧袋在傳送帶上可能一直做勻加速運動，到達(dá)B端時的速度小于v；若傳送帶較長，tan ，則糧袋先做勻加速運動，當(dāng)速度與傳送帶的速度相同后，做勻速運動，到達(dá)B端時速度與v相同；若tan ，則糧袋先做加速度為g(sin cos )的勻加速運動，當(dāng)速度與傳送帶相同后做加
7、速度為g(sin cos )的勻加速運動，到達(dá)B端時的速度大于v，選項A正確；糧袋開始時速度小于傳送帶的速度，相對傳送帶的運動方向是沿傳送帶向上，所以受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力，大小為mgcos ，根據(jù)牛頓第二定律得加速度a g(sin cos )，選項B錯誤；若tan ，糧袋從A到B可能是一直做勻加速運動，也可能先勻加速運動，當(dāng)速度與傳送帶的速度相同后，做勻速運動，選項C、D均錯誤.2.如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖.A、B為傳送帶的左、右端點，AB長L2 m，初始時傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)質(zhì)量m2 kg的煤塊(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶A點時，傳送帶立即啟動，啟動過程可視為加速度a2 m/
8、s2的勻加速運動，加速結(jié)束后傳送帶立即勻速運動.已知煤塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)0.1，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力(g取10 m/s2).(1)如果煤塊以最短時間到達(dá)B點，煤塊到達(dá)B點時的速度大小是多少？解析答案2 m/s為了使煤塊以最短時間到達(dá)B點，煤塊應(yīng)一直勻加速從A點到達(dá)B點mgma1得a11 m/s2vB22a1LvB2 m/s(2)上述情況下煤塊運動到B點的過程中在傳送帶上留下的痕跡至少多長？解析答案1 m傳送帶加速結(jié)束時的速度vvB2 m/s時，煤塊在傳送帶上留下的痕跡最短煤塊運動時間t 2 s傳送帶加速過程：vBat1得t11 sx1 at12得x11 m傳送帶勻速運動過程：t2t
9、t11 sx2vBt2得x22 m故痕跡最小長度為xx1x2L1 m.2命題點二“滑塊木板模型”問題1.模型特點涉及兩個物體，并且物體間存在相對滑動.2.兩種位移關(guān)系滑塊由木板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和木板同向運動，位移大小之差等于板長；反向運動時，位移大小之和等于板長.設(shè)板長為L，滑塊位移大小為x1，木板位移大小為x2同向運動時：如圖所示，Lx1x2反向運動時：如圖所示，Lx1x23.解題步驟審題建模建立方程明確關(guān)系弄清題目情景，分析清楚每個物體的受力情況，運動情況，清楚題給條件和所求根據(jù)牛頓運動定律準(zhǔn)確求出各運動過程的加速度(兩過程接連處的加速度可能突變)找出物體之間的位移(路程
10、)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，上一過程的末速度是下一過程的初速度，這是兩過程的聯(lián)系紐帶 下暴雨時，有時會發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害.某地有一傾角為37(sin 37 )的山坡C，上面有一質(zhì)量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A(含有大量泥土)，A和B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示.假設(shè)某次暴雨中，A浸透雨水后總質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)量不變的滑塊)，在極短時間內(nèi)，A、B間的動摩擦因數(shù)1減小為 ，B、C間的動摩擦因數(shù)2減小為0.5，A、B開始運動，此時刻為計時起點；在第2 s末，B的上表面突然變?yōu)楣饣?保持不變.已知A開始運動時，A離B下邊緣的距離l27 m，C足夠長，設(shè)最大靜摩擦
11、力等于滑動摩擦力.取重力加速度大小g10 m/s2.求：(1)在02 s時間內(nèi)A和B加速度的大小；(2)A在B上總的運動時間.【例3】解析分析答案3 m/s21 m/s2答案4 s題眼題眼(1)在02 s時間內(nèi)，A和B的受力如圖所示，其中Ff1、FN1是A與B之間的摩擦力和正壓力的大小，F(xiàn)f2、FN2是B與C之間的摩擦力和正壓力的大小，方向如圖所示.由滑動摩擦力公式和力的平衡條件得Ff11FN1FN1mgcos Ff22FN2FN2FN1mgcos 規(guī)定沿斜面向下為正.設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2，由牛頓第二定律得mgsin Ff1ma1mgsin Ff2Ff1ma2聯(lián)立式，并代入題給條件
12、得a13 m/s2a21 m/s2(2)在t12 s時，設(shè)A和B的速度分別為v1和v2，則v1a1t16 m/sv2a2t12 m/s2 s后，設(shè)A和B的加速度分別為a1和a2.此時A與B之間摩擦力為0，同理可得a16 m/s2a22 m/s2由于a20，可知B做減速運動.設(shè)經(jīng)過時間t2，B的速度減為0，則有v2a2t20聯(lián)立式得t21 s在t1t2時間內(nèi)，A相對于B運動的距離為此后B靜止不動，A繼續(xù)在B上滑動.設(shè)再經(jīng)過時間t3后A離開B，則有可得t31 s(另一解不合題意，舍去)設(shè)A在B上總的運動時間為t總，有t總t1t2t34 s.題組階梯突破題組階梯突破3.(多選)如圖所示，一只貓在桌邊
13、猛地將桌布從魚缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面，若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中A.桌布對魚缸摩擦力的方向向左B.魚缸在桌布上的滑動時間和在桌面上的相等C.若貓增大拉力，魚缸受到的摩擦力將增大D.若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面答案解析桌布對魚缸摩擦力的方向向右，A項錯誤；各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為，設(shè)魚缸的質(zhì)量為m，由牛頓第二定律可得魚缸在桌布和桌面上滑動的加速度大小相同，均為ag，魚缸離開桌布時的速度為v，則魚缸在桌布上和在桌面上滑動時間均為t ，B項正確；貓增大拉力時，魚缸受到的摩擦為Ffmg不變，C項錯；若貓減小拉力，魚缸在桌布上加速運動的時間變長，離開桌布時
14、的速度vgt增大，加速運動的位移x1 gt2增大，且魚缸在桌面上減速滑行的位移x2 也增大，則魚缸有可能滑出桌面，D項對.4.(2016四川理綜10)避險車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施，由制動坡床和防撞設(shè)施等組成，如圖所示豎直平面內(nèi)，制動坡床視為與水平面夾角為的斜面.一輛長12 m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿悠麓?，?dāng)車速為23 m/s時，車尾位于制動坡床的底端，貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動，當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動了4 m時，車頭距制動坡床頂端38 m，再過一段時間，貨車停止.已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍，貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)為0.4；貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨
15、物總重的0.44倍.貨物與貨車分別視為小滑塊和平板，取cos 1，sin 0.1，g10 m/s2.求：(1)貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向；答案解析5 m/s2方向沿制動坡床向下設(shè)貨物的質(zhì)量為m，貨物在車廂內(nèi)滑動過程中，貨物與車廂的動摩擦因數(shù)0.4，受摩擦力大小為f，加速度大小為a1，則fmgsin ma1fmgcos 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得a15 m/s2a1的方向沿制動坡床向下.(2)制動坡床的長度.解析答案98 ms1vt a1t2s2vt a2t2ss1s2ll0s0s2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得l98 m.Mgsin FfMa2Fk(mM)g盤查拓展點3“傳送帶傳送帶”模型的易錯點模型的易錯
16、點 如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動.在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)tan ，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的是【典例】答案解析易錯診斷開始階段，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的勻加速直線運動，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma1，所以a1gsin gcos .小木塊加速至與傳送帶速度相等時，由于tan ，則小木塊不會與傳送帶保持相對靜止而做勻速運動，之后小木塊繼續(xù)加速，所受滑動摩擦力變?yōu)檠貍魉蛶蛏?，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mg
17、sin mgcos ma2，所以a2gsin gcos .根據(jù)以上分析，有a2a1，所以，本題正確選項為D.易錯診斷本題的易錯點在于沒有注意到關(guān)鍵條件“tan ”，沒有準(zhǔn)確分析小木塊所受摩擦力的方向，想當(dāng)然地認(rèn)為傳送帶足夠長，小木塊最后總會達(dá)到與傳送帶相對靜止而做勻速運動，從而錯選C選項.理解與tan 關(guān)系的含義，正確分析小木塊所受摩擦力方向是解題關(guān)鍵.若改為tan ，則小木塊加速到速度與傳送帶速度相等后，滑動摩擦力突然變?yōu)殪o摩擦力，以后與傳送帶相對靜止而做勻速運動，故應(yīng)選C選項.【變式拓展變式拓展】(1)若將“tan ”改為“tan ”，答案應(yīng)選什么？提示若將傳送帶改為水平，則小木塊加速到速
18、度與傳送帶速度相等后，摩擦力突然消失，以后與傳送帶保持相對靜止而做勻速運動，仍然是C選項正確.(2)若將傳送帶改為水平呢？提示課時作業(yè)41.如圖所示，為傳送帶傳輸裝置示意圖的一部分，傳送帶與水平地面的傾角37，A、B兩端相距L5.0 m，質(zhì)量為M10 kg的物體以v06.0 m/s的速度沿AB方向從A端滑上傳送帶，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)處處相同，均為0.5.傳送帶順時針運轉(zhuǎn)的速度v4.0 m/s，(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)物體從A點到達(dá)B點所需的時間；答案解析2.2 s1234設(shè)物體速度大于傳送帶速度時加速度大小為a1，由牛頓第二定律得Mgsi
19、n Mgcos Ma1設(shè)物體速度小于傳送帶速度時物體的加速度為a2Mgsin Mgcos Ma2由tan 0.75知，物體繼續(xù)減速，設(shè)經(jīng)時間t2到達(dá)傳送帶B點聯(lián)立得式可得：tt1t22.2 s1234(2)若傳送帶順時針運轉(zhuǎn)的速度可以調(diào)節(jié)，物體從A點到達(dá)B點的最短時間是多少？答案1 s解析若傳送帶的速度較大，物體沿AB上滑時所受摩擦力一直沿傳送帶向上，則所用時間最短，此種情況加速度大小一直為a2，Lv0t a2t2t1 s(t5 s舍去).12342.車站、碼頭、機(jī)場等使用的貨物安檢裝置的示意圖如圖所示，繃緊的傳送帶始終保持v1 m/s的恒定速率運行，AB為水平傳送帶部分且足夠長，現(xiàn)有一質(zhì)量為
20、m5 kg的行李包(可視為質(zhì)點)無初速度地放在水平傳送帶的A端，傳送到B端時沒有被及時取下，行李包從B端沿傾角為37的斜面滑入儲物槽，已知行李包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，行李包與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.8，g取10 m/s2，不計空氣阻力(sin 370.6，cos 370.8).(1)求行李包相對于傳送帶滑動的距離；答案0.1 m解析1234行李包在水平傳送帶上加速時1mgma1若行李包達(dá)到水平傳送帶的速度所用時間為t，則va1t行李包前進(jìn)距離x1 a1t2傳送帶前進(jìn)距離x2vt行李包相對傳送帶滑動的距離xx2x10.1 m1234(2)若B輪的半徑為R0.2 m，求行李包在B點對傳送
21、帶的壓力；答案25 N，方向豎直向下解析行李包在B點，根據(jù)牛頓第二定律，有mgFN解得：FN25 N根據(jù)牛頓第三定律可得：行李包在B點對傳送帶的壓力為25 N，方向豎直向下.1234(3)若行李包滑到儲物槽時的速度剛好為零，求斜面的長度.答案1.25 m解析行李包在斜面上時，根據(jù)牛頓第二定律：mgsin 372mgcos 37ma2行李包從斜面滑下過程：0v22a2x解得：x1.25 m.12343.如圖所示，水平傳送帶以v12 m/s的速度順時針做勻速運動，其上表面的動摩擦因數(shù)10.1，把質(zhì)量m20 kg的行李包輕放上傳送帶，釋放位置距傳送帶右端4.5 m處.平板車的質(zhì)量M30 kg，停在傳
22、送帶的右端，水平地面光滑，行李包與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)20.3，平板車長10 m，行李包從傳送帶滑到平板車過程速度不變，行李包可視為質(zhì)點.(g10 m/s2)求：(1)行李包在平板車上相對于平板車滑行的時間是多少？答案0.6 s解析1234行李包放上傳送帶做勻加速直線運動.a11gv22a1x解得：v3 m/s因v3 m/s12 m/s，符合題意行李包滑上平板車后，行李包減速，平板車加速.a22g3 m/s21234va2ta3t解得：t0.6 s1234(2)若要想行李包不從平板車滑出，求行李包釋放位置應(yīng)滿足什么條件？答案見解析解析1234當(dāng)行李包剛好滑到平板車右端時，行李包與平板車的
23、相對位移等于車長.設(shè)行李包剛滑上平板車時速度為v0，L為平板車長，則v0a2ta3t解得v010 m/s12 m/s故行李包在傳送帶上一直做勻加速直線運動v022a1x解得：x50 m所以行李包釋放位置距離傳送帶右端應(yīng)不大于50 m.12344.一平板車，質(zhì)量M100 kg，停在水平路面上，車身的平板離地面的高度h1.25 m，一質(zhì)量m50 kg的小物塊置于車的平板上，它到車尾的距離b1 m，與車板間的動摩擦因數(shù)0.2，如圖所示，今對平板車施加一水平方向的恒力，使車向前行駛，結(jié)果物塊從車板上滑落，物塊剛離開車板的時刻，車向前行駛距離x02.0 m，求物塊落地時，落地點到車尾的水平距離x(不計路面摩擦，g10 m/s2).答案1.625 m解析1234設(shè)小物塊在車上運動時，車的加速度為a1，物塊的加速度為a2.則對車，由牛頓第二定律得：FmgMa1.FMa1mg1004 N0.25010 N500 N.1234小物塊平拋的水平位移x物v2t20.5 m1 m.物塊落地時，落地點與車尾的水平位移為：xx車x物2.625 m1 m1.625 m.1234
高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 專題強(qiáng)化四 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用（二）課件
