《高考物理 第3章 牛顿运动定律 能力课时4 牛顿运动定律的综合应用（二）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 第3章 牛顿运动定律 能力课时4 牛顿运动定律的综合应用（二）（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课时能力课时4牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用( (二二) )突破一等时圆模型突破一等时圆模型1.模型特征模型特征(1)质点点从从竖直直圆环上上沿沿不不同同的的光光滑滑弦弦上上端端由由静静止止开开始始滑滑到到环的的最低点所用最低点所用时间相等，如相等，如图甲所示；甲所示；(2)质点点从从竖直直圆环上上最最高高点点沿沿不不同同的的光光滑滑弦弦由由静静止止开开始始滑滑到到下下端所用端所用时间相等，如相等，如图乙所示；乙所示；(3)两个两个竖直直圆环相切且两相切且两环的的竖直直径均直直径均过切点，切点，质点沿不同点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用的光滑弦上端由静止开始滑到下端
2、所用时间相等，如相等，如图丙所示。丙所示。2.思维模板思维模板【例例1】如如图1所所示示，在在倾角角为的的斜斜面面上上方方的的A点点处旋旋转一一光光滑滑的的木木板板AB，B端端刚好好在在斜斜面面上上，木木板板与与竖直直方方向向AC所所成成角角度度为，一一小小物物块由由A端端沿沿木木板板由由静静止止滑滑下下，要要使使物物块滑滑到到斜斜面面的的时间最短，最短，则与与角的大小关系角的大小关系()图图1答案答案B【变式训练】【变式训练】1.如如图2所所示示，几几条条足足够长的的光光滑滑直直轨道道与与水水平平面面成成不不同同角角度度，从从P点点以以大大小小不不同同的的初初速速度度沿沿各各轨道道发射射小小
3、球球，若若各各小小球球恰恰好好在在相相同的同的时间内到达各自的最高点，内到达各自的最高点，则各小球最高点的位置各小球最高点的位置()图图2A.在同一水平在同一水平线上上 B.在同一在同一竖直直线上上C.在同一抛物在同一抛物线上上 D.在同一在同一圆周上周上答案答案D突破二传送带模型突破二传送带模型1.模型特征模型特征(1)水平水平传送送带模型模型项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况情景情景1(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速情景情景2(1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回返回时速度速度
4、为v，当，当v0v返回返回时速度速度为v0(2)倾斜斜传送送带模型模型项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况情景情景1(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速情景情景2(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速(3)可能先以可能先以a1加速后以加速后以a2加速加速情景情景3(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能一直匀速可能一直匀速(3)可能先加速后匀速可能先加速后匀速(4)可能先减速后匀速可能先减速后匀速(5)可能先以可能先以a1加速后以加速后以a2加速加速(6)可能一直减速可能一直减速情景情景4(1)可能一直加速可能一直加
5、速(2)可能一直匀速可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速可能先减速后反向加速(4)可能一直减速可能一直减速2.思维模板思维模板【例例2】如如图3所所示示，水水平平传送送带两两端端相相距距x8 m，工工件件与与传送送带间的的动摩摩擦擦因因数数0.6，工工件件滑滑上上A端端时速速度度vA10 m/s，设工件到达工件到达B端端时的速度的速度为vB。(取取g10 m/s2)图图3(1)若若传送送带静止不静止不动，求，求vB；(2)若若传送送带顺时针转动，工工件件还能能到到达达B端端吗？若若不不能能，说明明理由；若能，求到达理由；若能，求到达B点的速度点的速度vB；(3)若若传送送带以以v13 m/s
6、逆逆时针匀速匀速转动，求，求vB及工件由及工件由A到到B所用的所用的时间。答案答案(1)2 m/s(2)能，能，2 m/s(3)13 m/s0.67 s反思提升反思提升分析传送带问题的关键分析传送带问题的关键要注意抓住两个关键时刻：一是初始时刻，根据物体速度要注意抓住两个关键时刻：一是初始时刻，根据物体速度v物物和传送带速度和传送带速度v传传的关系确定摩擦力的方向，二是当的关系确定摩擦力的方向，二是当v物物v传传时时(速度相等是解决问题的转折点速度相等是解决问题的转折点)，判断物体能否与传送带保持，判断物体能否与传送带保持相对静止。相对静止。【变式训练】【变式训练】2.水平传送带问题水平传送带
7、问题(多选多选)(2016广东中山模拟广东中山模拟)如如图4甲所示的水平甲所示的水平传送送带AB逆逆时针匀速匀速转动，一物，一物块沿曲面从一定高度沿曲面从一定高度处由静止由静止开始下滑，以某一初速度从开始下滑，以某一初速度从传送送带左端滑上，在左端滑上，在传送送带上由速上由速度度传感器感器记录下物下物块速度随速度随时间的的变化关系如化关系如图乙所示乙所示(图中取中取向左向左为正方向，以物正方向，以物块刚滑上滑上传送送带时为计时起点起点)。已知。已知传送送带的速度保持不的速度保持不变，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2。关于物。关于物块与与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数及物及物块在在传
8、送送带上运上运动第一次回到第一次回到传送送带左端左端的的时间t，下列，下列计算算结果正确的是果正确的是()图图4A.0.4 B.0.2C.t4.5 s D.t3 s答案答案BC图图5(1)相相邻工件工件间的最小距离和最大距离；的最小距离和最大距离；(2)满载与空与空载相比，相比，传送送带需要增加多大的需要增加多大的牵引力？引力？解析解析(1)设工件在传送带加速运动时的加速度为设工件在传送带加速运动时的加速度为a，则，则mgcos mgsin ma代入数据解得代入数据解得a1.0 m/s2答案答案(1)0.50 m3.0 m(2)33 N突破三滑块突破三滑块木板模型木板模型1.模型特征模型特征滑
9、滑块木板模型木板模型(如如图a)，涉及摩擦力分析、相，涉及摩擦力分析、相对运运动、摩擦生、摩擦生热，多次互相作用，属于多物体多，多次互相作用，属于多物体多过程程问题，知，知识综合性合性较强强，对能力要求能力要求较高，故高，故频现于高考于高考试卷中。另外，常卷中。另外，常见的子的子弹射射击木板木板(如如图b)、圆环在直杆中滑在直杆中滑动(如如图c)都属于滑都属于滑块类问题，处理方法与滑理方法与滑块木板模型木板模型类似。似。2.思维模板思维模板【例例3】如如图6所所示示，木木板板静静止止于于水水平平地地面面上上，在在其其最最右右端端放放一一可可视为质点点的的木木块。已已知知木木块的的质量量m1 k
10、g，木木板板的的质量量M4 kg，长L2.5 m，上上表表面面光光滑滑，下下表表面面与与地地面面之之间的的动摩摩擦擦因因数数0.2。现用水平恒力用水平恒力F20 N拉木板，拉木板，g取取10 m/s2。图图6(1)求木板加速度的大小；求木板加速度的大小；(2)要使木要使木块能滑离木板，求水平恒力能滑离木板，求水平恒力F作用的最短作用的最短时间；(3)如如果果其其他他条条件件不不变，假假设木木板板的的上上表表面面也也粗粗糙糙，其其上上表表面面与与木木块之之间的的动摩摩擦擦因因数数为10.3，欲欲使使木木板板能能从从木木块的的下下方方抽抽出出，对木板施加的拉力木板施加的拉力应满足什么条件？足什么条
11、件？(4)若木板的若木板的长度、木度、木块质量、木板的上表面与木量、木板的上表面与木块之之间的的动摩擦摩擦因数、木板与地面因数、木板与地面间的的动摩擦因数都不摩擦因数都不变，只将水平恒力增加，只将水平恒力增加为30 N，则木木块滑离木板需要多滑离木板需要多长时间？答案答案(1)2.5 m/s2(2)1 s(3)F25 N(4)2 s易错提醒易错提醒在在第第(1)问问，木木板板受受到到地地面面的的摩摩擦擦力力FfFN，其其中中FN为为木木板板对对地地面面的的压压力力，FN(Mm)g，故故Ff(Mm)g。有有些些同同学学受受思维定势的影响，不深入分析，易错写为思维定势的影响，不深入分析，易错写为F
12、fMg。第第(2)问问中中恒恒力力F作作用用的的最最短短时时间间的的隐隐含含条条件件是是恒恒力力作作用用一一段段时时间间后后撤撤去去，然然后后木木板板做做减减速速运运动动，至至木木块块和和木木板板脱脱离离时时，木木板速度恰好为零。板速度恰好为零。第第(3)(4)问问中中，有有些些同同学学不不知知道道挖挖掘掘临临界界条条件件，木木板板能能从从木木块块下下方方抽抽出出的的条条件件为为a木木板板a木木块块；木木块块滑滑离离木木板板时时两两者者位位移移关关系系：x木板木板x木块木块L。【变式训练】【变式训练】4.滑板模型与图象结合滑板模型与图象结合(2016安徽六校教育研究会联考安徽六校教育研究会联考
13、)如如图7甲，甲，水平地面上有一静止平板水平地面上有一静止平板车，车上放一上放一质量量为m的物的物块，物，物块与平板与平板车间的的动摩擦因数摩擦因数为0.2，t0时，车开始沿水平面做直开始沿水平面做直线运运动，其，其vt图象如象如图乙所示。乙所示。g取取10 m/s2，平板，平板车足足够长，则物物块运运动的的vt图象象为()图图7解解析析小小车车先先做做匀匀加加速速直直线线运运动动，然然后后做做匀匀减减速速直直线线运运动动，匀匀加加速速直直线线运运动动和和匀匀减减速速直直线线运运动动的的加加速速度度大大小小相相等等，a车车4 m/s2，根根据据物物块块与与车车发发生生相相对对滑滑动动时时滑滑动
14、动摩摩擦擦力力产产生生的的加加速速度度大大小小为为a物物g2 m/s2。设设小小车车和和物物块块在在t时时刻刻速速度度相相同同，有有24a车车(t6)a物物t，解解得得t8 s，物物块块以以2 m/s2的的加加速速度度减减速至零也需要速至零也需要8 s，故只有选项，故只有选项C正确。正确。答案答案C5.滑块滑块木板模型木板模型如如图8所示，物所示，物块A、木板、木板B的的质量均量均为m10 kg，不不计A的的大大小小，B板板长L3 m。开开始始时A、B均均静静止止。现使使A以以某某一一水水平平初初速速度度从从B的的最最左左端端开开始始运运动。已已知知A与与B、B与与水平面之水平面之间的的动摩擦
15、因数分摩擦因数分别为10.3和和20.1，g取取10 m/s2。图图8(1)若物若物块A刚好没有从好没有从B上滑下来，上滑下来，则A的初速度多大？的初速度多大？(2)若若把把木木板板B放放在在光光滑滑水水平平面面上上，让A仍仍以以(1)问中中的的初初速速度度从从B的的最最左左端端开开始始运运动，则A能能否否与与B脱脱离离？最最终A和和B的的速速度度各各是是多大？多大？1.(2016江江苏苏苏苏、锡锡、常常、镇镇一一模模)如如图9所所示示，位位于于竖直直平平面面内内的的固固定定光光滑滑圆环轨道道与与水水平平面面相相切切于于M点点，与与竖直直墙相相切切于于A点点。竖直直墙上上另另一一点点B与与M的
16、的连线和和水水平平面面的的夹角角为60，C是是圆环轨道道的的圆心心。已已知知在在同同一一时刻刻a、b两两球球分分别由由A、B两两点点从从静静止止开开始始沿沿光光滑滑倾斜斜直直轨道道AM、BM运运动到到M点点；c球球由由C点点自自由由下下落落到到M点。点。则()图图9A.a球最先到达球最先到达M点点B.b球最先到达球最先到达M点点C.c球最先到达球最先到达M点点D.b球和球和c球都可能最先到达球都可能最先到达M点点答案答案C2.(多多选选)如如图10所所示示，传送送带的的水水平平部部分分长为L，运运动速速率率恒恒为v，在在其其左左端端无无初初速速放放上上木木块，若若木木块与与传送送带间的的动摩摩
17、擦擦因因数数为，则木木块从左到右的运从左到右的运动时间可能是可能是()图图10答案答案ACD3.如如图11所所示示，足足够长的的传送送带与与水水平平面面夹角角为，以以速速度度v0逆逆时针匀匀速速转动，在在传送送带的的上上端端轻轻放放置置一一个个质量量为m的的小小木木块，小小木木块与与传送送带间的的动摩摩擦擦因因数数tan ，则图中中能能客客观地地反反映映小木小木块的速度随的速度随时间变化关系的是化关系的是()图图11解解析析开开始始阶阶段段，小小木木块块受受到到竖竖直直向向下下的的重重力力和和沿沿传传送送带带向向下下的的摩摩擦擦力力作作用用，做做加加速速度度为为a1的的匀匀加加速速直直线线运运
18、动动，由由牛牛顿顿第第二二定定律律得得：mgsin mgcos ma1，所所以以a1gsin gcos 。小小木木块块加加速速至至与与传传送送带带速速度度相相等等时时，由由于于tan ，则则小小木木块块不不会会与与传传送送带带保保持持相相对对静静止止而而匀匀速速运运动动，之之后后小小木木块块继继续续加加速速，所所受受滑滑动动摩摩擦擦力力变变为为沿沿传传送送带带向向上上，做做加加速速度度为为a2的的匀匀加加速速直直线线运运动动，这这一一阶阶段段由由牛牛顿顿第第二二定定律律得得：mgsin mgcos ma2，所所以以：a2gsin gcos 。根据以上分析，有根据以上分析，有a2a1。所以，本题
19、正确答案为。所以，本题正确答案为D。答案答案D4.如如图12所所示示，质量量为M的的长木木板板，静静止止放放置置在在粗粗糙糙水水平平地地面面上上，有有一一个个质量量为m、可可视为质点点的的物物块，以以某某一一水水平平初初速速度度从从左左端端冲冲上上木木板板。从从物物块冲冲上上木木板板到到物物块和和木木板板达达到到共共同同速速度度的的过程程中中，物物块和和木木板板的的vt图象象分分别如如图中中的的折折线acd和和bcd所所示示 ，a、b、c、d点点的的坐坐标为a(0，10)、b(0，0)、c(4，4)、d(12，0)。根据根据vt图象，象，(g取取10 m/s2)，求：，求：图图12(1)物物块冲冲上上木木板板做做匀匀减减速速直直线运运动的的加加速速度度大大小小a1，木木板板开开始始做做匀匀加加速速直直线运运动的的加加速速度度大大小小a2，达达到到相相同同速速度度后后一一起起匀匀减减速直速直线运运动的加速度大小的加速度大小a；(2)物物块质量量m与与长木板木板质量量M之比；之比；(3)物物块相相对长木板滑行的距离木板滑行的距离x。答案答案(1)1.5 m/s21 m/s20.5 m/s2(2)32(3)20 m
