《适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第3章运动和力的关系第5讲专题提升动力学中的板块模型课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第3章运动和力的关系第5讲专题提升动力学中的板块模型课件（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲专题提升动力学中的板块模型专题概述:滑块木板模型,涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热。多次相互作用,属于多物体、多过程问题,知识综合性较强,对能力要求较高,故频现于高考试卷中。另外,常见的子弹射击滑块、圆环在直杆中滑动都属于滑块类问题,处理方法与滑块木板模型类似。1.板块模型的两种类型类型图示规律分析木板B带动物块A,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等,则位移关系为sB=sA+L(将物块A看成质点)物块A带动木板B,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二者速度相等,则位移关系为sB+L=sA(将物块A看成质点)2.分析板块模型的思维流
2、程题型一木板带动滑块运动的情形题型一木板带动滑块运动的情形考向一水平面上板带动块典题1(多选)一辆货车运输规格相同的长木板,木板装载成两层平放在车厢里,如图所示。已知木板间的动摩擦因数为,木板与车厢间的动摩擦因数为2,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,货车为了躲避横穿公路的行人紧急刹车,刹车时的加速度大小为a,每块木板的质量均为m,重力加速度为g,上层木板最前端离驾驶室距离为d,则下列判断正确的是()A.当ag时,上层木板会与下层木板发生相对滑动B.当a=1.5g时,下层木板受到车厢对它的摩擦力为3mgC.若a2g,下层木板一定会相对车厢发生滑动D.若a=2g,要使货车在紧急刹车时上层木板不撞上
3、驾驶室,货车在水平路面上匀速行驶的速度应不超过AD解析当货车加速度a=g时,上层木板受到的静摩擦力f=ma=mg,恰好等于上、下两层木板间的最大静摩擦力,则上层木板刚好与下层木板相对静止,当ag时上层木板会与下层木板发生相对滑动,A正确;当ag时,下层木板受到车厢对它的静摩擦力f2,由牛顿第二定律有f2-mg=ma,当a=1.5g时,解得下层木板受到车厢对它的摩擦力为2.5mg,B错误;当ag时,由f2-mg=ma,可知随a的增大,f2变大,当f2=4mg时下层木板刚好与车厢相对静止,此时车的加速度a=3g,所以当a3g时,下层木板才会相对车厢发生滑动,C错误;当a=2g时,若上层木板恰好不撞
4、上驾驶室,对车有v2=2ax1,对上层木板有v2=2g(x1+d),两式联立解得,D正确。考向二斜面上板带动块典题2(2024福建厦门模拟)某游乐项目可简化为利用纸带把滑块拉到平台上,如图所示。光滑固定斜面的倾角=37,长度L=1.44m,纸带平铺在斜面上,下端与斜面底端对齐。可视为质点的滑块放在纸带上静止在斜面正中间,滑块与纸带间的动摩擦因数=0.9,重力加速度g取10m/s2,sin37=0.6。现用力沿斜面向上匀加速拉动纸带。(1)若在滑块到达斜面顶端前纸带被拉出,试计算拉动纸带的加速度不得小于多少。(2)若滑块能运动到平台上,试计算拉动纸带的加速度不得超过多少。答案(1)2.4m/s2
5、(2)2.64m/s2解析(1)设纸带加速度为a1时,滑块到达斜面顶端时纸带恰好被拉出,滑块加速度为a对滑块,由牛顿第二定律有mgcos-mgsin=ma联立可得a1=2.4m/s2若在滑块到达斜面顶端前纸带被拉出,拉动纸带的加速度不得小于2.4m/s2。(2)设纸带加速度为a2时,滑块先以加速度a加速,离开纸带后在斜面上以加速度大小a减速,到达斜面顶端时速度恰好减到0对滑块,由牛顿第二定律有mgsin=ma设滑块加速时间为t1,减速时间为t2,最大速度为vm由平均速度位移公式,有又有vm=at1,vm=at2解得t1=1s可得a2=2.64m/s2若滑块能运动到平台上,拉动纸带的加速度不得超
6、过2.64m/s2。题型二滑块带动木板运动的情形题型二滑块带动木板运动的情形考向一水平面上块带动板典题3(2023安徽宿州一模)如图所示,质量m0=1kg、长度L=1m的木板A静止在水平面上,A与水平面间的动摩擦因数1=0.1。在A的左端放置一质量m=1kg的铁块B(可视为质点),B与A间的动摩擦因数2=0.3,现用一水平恒力F作用在B上,g取10m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)要保持A、B一起做匀加速运动,求力F的取值范围。(2)若F=5N,求铁块运动到木板右端所用的时间。解析(1)A与地面间的最大静摩擦力大小f2=2mg=0.3110N=3NA、B要一起做匀加速直线运动则Ff
7、1=2N设拉力大小为F0时A、B恰好发生相对滑动,对A,由牛顿第二定律得f2-f1=m0a对A、B系统,由牛顿第二定律得代入数据解得F0=4Na=1m/s2要保持A、B一起做匀加速运动,力F的取值范围是2N4N时,A、B相对滑动,A的加速度大小a=1m/s2对B,由牛顿第二定律得F-f2=maB代入数据解得aB=2m/s2设经过时间t铁块运动到木板的右端,则考向二斜面上块带动板典题4(2024辽宁大连模拟)滑沙运动是一种比较刺激的娱乐活动,深受小朋友的喜爱,其运动过程可简化为如图所示的模型。长L=1.28m、质量m0=10kg的滑板放在倾角=37、足够长的沙坡顶端,质量m=40kg的小朋友坐在
8、滑板上端,从静止开始下滑。小朋友与滑板间的动摩擦因数1=0.6,滑板与沙坡间的动摩擦因数2=0.5,小朋友和滑板一起下滑5s后,沙坡表面湿度变化导致滑板与沙坡间动摩擦因数突然都变为3=0.7,由于小朋友没有抓握滑板两侧的把手,他从滑板下端滑了下来。小朋友可视为质点,他和滑板的运动可视为匀变速直线运动,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,sin37=0.6,g取10m/s2。(1)求下滑5s时小朋友的速度大小和位移大小。(2)下滑5s后,求小朋友再经多长时间从滑板下端滑落。(3)为了保证安全,小朋友握紧滑板把手就可与滑板保持相对静止。那么在沙坡与滑板间动摩擦因数发生变化后,小朋友相对滑板静止情况下,
9、求滑板对小朋友沿沙坡方向阻力的大小。答案(1)10m/s25m(2)0.8s(3)224N解析(1)05s内,对小朋友和滑板整体,由牛顿第二定律得(m0+m)gsin-2(m0+m)gcos=(m0+m)a1根据运动学公式联立可得v1=10m/s,s1=25m。(2)下滑5s后,对小朋友分析得mgsin-1mgcos=ma2对滑板分析得m0gsin+1mgcos-3(m0+m)gcos=m0a3小朋友从滑板上滑落需满足s2-s3=L联立可得t2=0.8s由于滑板停下时间=3.57st2,所以小朋友经过0.8s滑落。(3)握紧把手后,小朋友和滑板一起向下加速运动,则(m0+m)gsin-3(m0
10、+m)gcos=(m0+m)a4对小朋友分析得mgsin-f=ma4联立可得f=224N。题型三板块模型中的动力学图像题型三板块模型中的动力学图像考向一根据板块模型确定动力学图像典题5如图所示,质量m0=1kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数2=0.4,设木板足够长,若对铁块施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力F,已知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,则下面四个图中能正确反映铁块受到木板的摩擦力大小f 随力F大小变化的是()C解析铁块与木板之间摩擦力的最大值为f
11、2max=2mg=4N,木板与地面间的摩擦力的最大值为f1max=1(m0+m)g=2N。当F2N时,木板和铁块相对地面静止,f=F。当木板和铁块恰好一起相对地面加速运动时,设此时系统的加速度为a,根据牛顿第二定律,对整体有F-1(m0+m)g=(m0+m)a,对铁块有F-f2max=ma,可得F=6N,所以当2NF6N时,木板和铁块相对静止,则对整体有F-1(mg+m0g)=(m+m0)a,对铁块有F-f=ma,得f=+1N。当拉力大于6N时,滑块受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小即4N,故得出的图像应为C。考向二根据动力学图像分析有关物理量典题6如图甲所示,水平地面上叠放着小物块B和木板A(足够长),其中A的质量为1.5kg,整体处于静止状态。现对木板A施加方向水平向右的拉力F,木板A的加速度a与拉力F的关系图像如图乙所示。已知A、B间以及A与地面间的动摩擦因数相同,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.当拉力大小为5N时,A、B开始相对滑动B.A与地面间的动摩擦因数为0.2C.B的质量为0.5kgD.图乙中的x=7.5C
