《新課標(biāo)2018版高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題四牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用二教案.doc-匯文網(wǎng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《新課標(biāo)2018版高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題四牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用二教案.doc-匯文網(wǎng)（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、專題四牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合應(yīng)用(二)突破等時(shí)圓模型1.模型特征(1)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等，如圖甲所示.(2)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖乙所示.(3)兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖丙所示.2.思維模板典例1如圖所示，在傾角為的斜面上方的A點(diǎn)處放置一光滑的木板AB，B端剛好在斜面上.木板與豎直方向AC所成角度為，一小物塊自A端沿木板由靜止滑下，要使物塊滑到斜面的時(shí)間最短，則與角的大小關(guān)系應(yīng)為()A.B.C. D.2解題指導(dǎo)在AC上選取一點(diǎn)

2、O，使OAOB，以O(shè)為圓心，OA為半徑作圓，即可構(gòu)造等時(shí)圓模型.解析如圖所示，在豎直線AC上選取一點(diǎn)O為圓心，以適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度為半徑畫圓，使該圓過A點(diǎn)，且與斜面相切于B點(diǎn).由等時(shí)圓知識(shí)可知，由A沿斜面滑到B所用時(shí)間比由A到達(dá)斜面上其他各點(diǎn)所用時(shí)間都短.而COB，則.答案B變式1(2017東北三省三校第一次聯(lián)考)如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn).豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60，C是圓環(huán)軌道的圓心.已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn).則()A.a球最先到達(dá)M點(diǎn)B

3、.b球最先到達(dá)M點(diǎn)C.c球最先到達(dá)M點(diǎn)D.b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn)答案：C解析：如圖所示，令圓環(huán)半徑為R，則c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)用時(shí)滿足Rgt，所以tc；對(duì)于a球令A(yù)M與水平面成角，則a球下滑到M用時(shí)滿足AM2Rsin gsin t，即ta2；同理b球從B點(diǎn)下滑到M點(diǎn)用時(shí)也滿足tb2(r為過B、M且與水平面相切于M點(diǎn)的豎直圓的半徑，rR).綜上所述可得tbtatc.突破傳送帶模型考向1水平傳送帶模型情景圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)v0v時(shí)，一直勻速(2)v0v時(shí)，可能一直減速，也可能先減速再勻速 (3)v0v時(shí)，返回時(shí)速度為v；當(dāng)v0

4、v時(shí)，返回時(shí)速度為v0典例2(2017廣東中山模擬)(多選)如圖甲所示的水平傳送帶AB逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一物塊沿曲面從一定高度處由靜止開始下滑，以某一初速度從傳送帶左端滑上，在傳送帶上由速度傳感器記錄下物塊速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示(圖中取向左為正方向，以物塊剛滑上傳送帶時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)).已知傳送帶的速度保持不變，重力加速度取g10 m/s2.關(guān)于物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)及物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)第一次回到傳送帶左端的時(shí)間t，下列計(jì)算結(jié)果正確的是()A.0.4 B.0.2C.t4.5 s D.t3 s問題探究(1)物體剛滑上傳送帶的速率和傳送帶的速率分別是多少？(2)物體在傳送帶上如何運(yùn)動(dòng)？提示(

5、1)由vt圖象可知，物體剛滑上傳送帶的速率為4 m/s，傳送帶的速率為2 m/s.(2)物體在傳送帶上先做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到速度減為零，然后反向加速，最后做勻速運(yùn)動(dòng).解析由題圖乙可得，物塊做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2.0 m/s2，由牛頓第二定律得Ffmamg，則可得物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，A錯(cuò)誤，B正確；在vt圖象中，圖線與t軸所圍面積表示物塊的位移，則物塊經(jīng)減速、反向加速到與傳送帶相對(duì)靜止，最后勻速運(yùn)動(dòng)回到傳送帶左端時(shí)，物塊的位移為0，由題圖乙可得物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為4.5 s，C正確，D錯(cuò)誤.答案BC變式2如圖所示，足夠長(zhǎng)的水平傳送帶靜止時(shí)在左端做標(biāo)記點(diǎn)P，將工件放在P

6、點(diǎn).啟動(dòng)傳送帶，P點(diǎn)向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，工件相對(duì)傳送帶發(fā)生滑動(dòng).經(jīng)過t12 s時(shí)立即控制傳送帶，P點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過t23 s傳送帶停止運(yùn)行，測(cè)得標(biāo)記點(diǎn)P通過的距離x015 m.(1)求傳送帶的最大速度；(2)已知工件與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，重力加速度取g10 m/s2，求整個(gè)過程中工件運(yùn)動(dòng)的總距離.答案：(1)6 m/s(2)12.5 m解析：(1)設(shè)傳送帶的最大速度為vm根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律x0x1x2(t1t2)代入數(shù)據(jù)解得vm6 m/s傳送帶減速運(yùn)動(dòng)中a12 m/s2.(2)以工件為研究對(duì)象，由牛頓第二定律：mgma2解得工件的加速度a2g2 m/s2設(shè)經(jīng)時(shí)間t工件與傳送帶速度

7、v相等va2tvvma1(tt1)解得t2.5 s，v5 m/st2.5 s內(nèi)工件的位移x1t6.25 m工件與傳送帶速度v相等后，設(shè)二者相對(duì)靜止則工件受到的摩擦力大小Ffm|a1|m2 m/s2工件與傳送帶之間的最大靜摩擦力Ffmmgm2 m/s2Ff所以二者一起減速運(yùn)動(dòng)到靜止減速過程工件的位移x2(t1t2t)6.25 m解得工件的位移xx1x212.5 m.考向2傾斜傳送帶模型情景圖示滑塊可能的運(yùn)動(dòng)情況情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后勻速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先加速后勻

8、速(4)可能先減速后勻速(5)可能先以a1加速后以a2加速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直勻速(3)可能先減速后反向加速典例3如圖所示，傾角為37、長(zhǎng)為l16 m 的傳送帶，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v10 m/s，在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的物體，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，取g10 m/s2.求：(sin 370.6，cos 370.8)(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間；(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間.解題指導(dǎo)(1)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體沿斜面一直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)方式可求時(shí)間.(2)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，尤其要判斷摩擦力

9、的方向和共速后的運(yùn)動(dòng)情況，需要計(jì)算出數(shù)據(jù)再判斷.解析(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，相對(duì)傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有mg(sin 37cos 37)ma則agsin 37gcos 372 m/s2根據(jù)lat2得t4 s.(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，設(shè)物體的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得mgsin 37mgcos 37ma1則有a110 m/s2設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t1，位移為x1，則有t1 s1 s，x1a1t5

10、 mmgcos 37，則下一時(shí)刻物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，受到傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力摩擦力發(fā)生突變.設(shè)當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度為a2，則a22 m/s2x2lx111 m又因?yàn)閤2vt2a2t則有10t2t11解得t21 s(t211 s舍去)所以t總t1t22 s.答案(1)4 s(2)2 s分析傳送帶問題的關(guān)鍵要注意抓住兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻：一是初始時(shí)刻，根據(jù)物體速度v物和傳送帶速度v傳的關(guān)系確定摩擦力的方向，二是當(dāng)v物v傳時(shí)(速度相等是解決問題的轉(zhuǎn)折點(diǎn))，判斷物體能否與傳送帶保持相對(duì)靜止.突破滑塊木板模型1.模型特點(diǎn)：涉及兩個(gè)物體，并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng).2.兩種位移關(guān)系：滑

11、塊由木板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程中，若滑塊和木板同向運(yùn)動(dòng)，位移之差等于板長(zhǎng)；若反向運(yùn)動(dòng)，位移之和等于板長(zhǎng).3.“滑塊木板”模型問題的分析思路典例4如圖所示，物體A疊放在物體B上，B置于光滑水平面上，A、B質(zhì)量分別為mA6 kg、mB2 kg，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，開始時(shí)F10 N，此后逐漸增加，在增大到45 N的過程中，則(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)()A.當(dāng)拉力FaB.(2)根據(jù)牛頓第二定律aA，aB，由已知條件得，代入數(shù)據(jù)可得F48 N.解析首先了解各物體的運(yùn)動(dòng)情況，B運(yùn)動(dòng)是因?yàn)锳對(duì)它有靜摩擦力，但由于靜摩擦力存在最大值，所以B的加速度存在最大值，可以求出此加速度下拉力的大?。?/p>

12、如果拉力再增大，則物體間就會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，所以這里存在一個(gè)臨界點(diǎn)，就是A、B間靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)拉力F的大小，以A為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，A受水平向右的拉力，水平向左的靜摩擦力，則有FFfmAa，再以B為研究對(duì)象，B受水平向右的靜摩擦力FfmBa，當(dāng)Ff為最大靜摩擦力時(shí)，解得a m/s26 m/s2，F(xiàn)48 N，由此可以看出當(dāng)F48 N時(shí)，A、B間的摩擦力達(dá)不到最大靜摩擦力，也就是說，A、B間不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確.答案D變式3(2017寧夏銀川一中二模)質(zhì)量為0.5 kg的小物塊A放在質(zhì)量為1 kg的足夠長(zhǎng)的木板B的左端， 木板B在水平拉力的作用下沿地面勻速向右滑動(dòng)， 且A、B相對(duì)

13、靜止， 某時(shí)刻撤去水平拉力， 則經(jīng)過一段時(shí)間后A和B都停下來，A在B上相對(duì)于B向右滑行了1.5 m的距離.已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為10.2， B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.4， 求B在地面上滑行的距離.重力加速度的大小取g10 m/s2.答案：1 m解析：撤去拉力后二者不可能相對(duì)靜止，13 m/s2.綜上所述只有選項(xiàng)D符合題意.4.傳送帶模型(多選)如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距x4 m，以v04 m/s 的速度(始終保持不變)順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，今將一小煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地輕放至A端，由于煤塊與傳送帶之間有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)在傳送帶上留下劃痕.已知煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，取重力加速

14、度大小g10 m/s2，則煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中()A.煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是2.25 sB.煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 sC.劃痕長(zhǎng)度是0.5 mD.劃痕長(zhǎng)度是2 m答案：BD解析：根據(jù)牛頓第二定律，煤塊的加速度a4 m/s2，煤塊運(yùn)動(dòng)到速度與傳送帶速度相等時(shí)的時(shí)間t11 s，位移大小x1at2 mmgcos 37，所以傳送帶對(duì)物塊A、B的摩擦力方向都沿傳送帶向上，選項(xiàng)C正確；物塊A、B都做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律，mgsin 37mgcos 37ma，解得兩物塊的加速度a2 m/s2，兩物塊的初速度相同，位移相同，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間也相同，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物塊A下滑

15、過程相對(duì)傳送帶的位移等于物塊A的位移與傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移之差，物塊B下滑過程相對(duì)傳送帶的位移等于物塊B的位移與傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移之和，選項(xiàng)D正確.只有選項(xiàng)A符合題意.6.滑塊木板模型一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖所示.已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦.物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且物塊始終在木板上.重力加速度的大小取g10 m/s2，求：(1)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)從t0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊相對(duì)于木板的位移的大小.答案：(1)0.200.

16、30(2)1.125 m解析：(1)從t0時(shí)開始，木板與物塊之間的摩擦力使物塊加速，使木板減速，此過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止.由題圖可知，在t10.5 s時(shí)，物塊和木板的速度相同.設(shè)t0到tt1時(shí)間間隔內(nèi)，物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2，則a1a2式中v05 m/s、v11 m/s分別為木板在t0、tt1時(shí)速度的大小.設(shè)物塊和木板的質(zhì)量為m，物塊和木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為1、2，由牛頓第二定律得1mgma1(122)mgma2聯(lián)立式得10.2020.30. (2)在t1時(shí)刻后，地面對(duì)木板的摩擦力阻礙木板運(yùn)動(dòng)，物塊與木板之間的摩擦力改變方向.設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f，物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2，則由牛頓第二定律得fma122mgfma2假設(shè)f1mg，與假設(shè)矛盾故f1mg由式知，物塊加速度的大小a1等于a1；物塊的vt圖象如圖中點(diǎn)劃線所示.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可推知，物塊和木板相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)距離分別為s12s2t1物塊相對(duì)于木板的位移的大小為ss2s1 聯(lián)立式得s1.125 m.