备战2020年高考物理复习 力学大汇总 专题07 牛顿运动定律处理三种经典力学模型课件

第一类经典模型第二类经典模型第三类经典模型板块模型传送带模型弹簧模型题型一、过程分析之板块模型由滑块和木板组成的相互作用的系统一般称之为“木板—滑块模型”,简称'板块模型'。此类问题涉及的相关知识点包括：静摩擦力、滑动摩擦力、运动学规律、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒等多方面的知识。此类问题涉及的处理手段包括：受力分析、运动分析、临界条件判断、图像法处理、多过程研究等多种方法。因此对大家的综合分析能力要求极高,也是高考的热点之一。【解题方略】两种类型如下：“滑块——木板”模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xB＝xA＋L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xB＋L＝xA。例1、如图所示，质量为M=8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力F=8N，当小车向右运动的速度达到v0=1.5m/s时，在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量为m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2。已知运动过程中，小物块没有从小车上掉下来，取g=10m/s2。求：（1）经过多长时间两者达到相同的速度；（2）小车至少多长，才能保证小物块不从小车上掉下来；题型一、过程分析之板块模型典例（3）当小车与物块达到共速后在小车合物块之间是否存在摩擦力？（4）从小物块放上小车开始，经过t=1.5s小物块通过的位移大小为多少；（5）二者共速后如果将推力F增大到28N，则二者的加速度大小分别为；答案：（1）1s.(2)0.75m.(3)有，1.6N.(4)2.1m（5）2m/s2.8m/s2题型一、过程分析之板块模型典例题型一、过程分之板块模型典例对物块受力分析：对小车受力分析得：)1...(1mamg)2...(2MamgF解得：.../5.0.../22221smasma分别对两车进行运动分析：假设经过时间t两车达到共速，且达到共速时物块恰好到达木板的左端；对物块：对小车：)4...(21)3...(21111taxtav)4...(21)5...(2202202tatvxtavv题型一、过程分之板块模型典例题型一、过程分析之板块模型典例根据题意：联立1、2、3、4、5、6式得：t=1s，l=0.75，v共=2m/s当物块与小车共速后对整体受力分析：)6...()5...(2121lxxvvv共2/8.0)7...()(smaamMF此时小车与物块之间的摩擦力转化为静摩擦力，隔离物块对物块受力分析得：所以当二者共速后在小车物块之间存在静摩擦力大小为：1.6N.Nmaf6.18.02题型一、过程分析之板块模型典例二者共速后将以0.8m/s2的加速度继续前进，所以在1.5s内物块经历了两段运动（0-1s与1-1.5s）对物块进行运动分析得：代入参数得：)8...(/11xxxmx1122121mx1.15.08.0215.022/1mx1.2题型一、过程分析之板块模型典例当外力F增加到25N时，需要先判断，物块与小车之间是否发生相对运动是处理该问的关键；设：当外力F增大到F0时。小车与物块之间刚好发生相对运动，此时AB之间的静摩擦力达到最大值；分别对物块及整体受力分析；结合叠加体临界问题的求解方法（见专题06）可得：题型一、过程分析之板块模型典例)11...()10...()()9...(0mgffaMmFmafm题型一、过程分析之板块模型典例代入相关参数联立：9、10、11关系式可得：所以当F增大到等于28N时小车与物块之间将发生相对运动；对物块受力分析得：对小车受力分析得：233/2)....12...(smamamg244/3)...13...(smaMamgF方法总结：选用整体法和隔离法的策略(1)当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法。(2)对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解。题型一、过程分析之板块模型典例技巧秘诀应用整体法、隔离法应注意的三个问题(1)实际问题通常需要交叉应用隔离法与整体法才能求解。(2)对于两个以上的物体叠加组成的物体系统，在进行受力分析时，一般先从受力最简单的物体入手，采用隔离法进行分析。(3)将整体作为研究对象时，物体间的内力不能列入牛顿第二定律方程中。题型一、过程分析之板块模型典例例2、【2015新课标II-25】25.（20分）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=37°的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数μ1减小为，B、C间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，μ2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在0~2s时间内A和B加速度的大小（2）A在B上总的运动时间8383题型一、过程分析之板块模型典例)1........(cossin11mamgumgA进行受力分析：对)2(cos2cossin221mamgumgumgB进行受力分析：对..../1...../32221smasma选择0-2s作为研究过程对物体进行受力分析选择0-2s作为研究过程对物体进行运动分析对AB两个物体进行运动分析：设2s末A的速度大小为v1，B的速度大小为v2，在该时间里A走的位移大小为x1，B走的位移大小为x2)5........()4........(2211tavtav)7......(21)6.......(21222211taxtaxmxmxsmvsmv26/2/62121)8...(4211mxxX题型一、过程分析之板块模型典例选择2s--作为研究过程对物体进行受力分析；)9...(sin3mamgA受力分析：对)10...(cos2sin42mamgumgB受力分析：对2423/2/6smasma题型一、过程分析之板块模型典例选择2s--作为研究过程对物体进行运动分析对AB两个物体进行运动分析：设经过时间t，B物体停止，此时A的速度大小为v3，在该时间里A走的位移大小为x3，B走的位移大小为x4)12.......(v0:)11.....(42313taBtavvA对：对....../12.....13smvst)14...(.2)13...(.224313tvxBtvvxA：对：对.....1.....943mxmx)15.......(432xxXmX82题型一、过程分析之板块模型典例选择3s--作为研究过程设剩余位移的长度为走完剩余长度所需要的时间为t13X题型一、过程分析之板块模型典例)16.....(212'3'33tatvXA：对)17......(213XXlX)18.....(42'stttBA上运动的总时间为：在故st1'例3、(2015·新课标全国Ⅰ，25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图(a)所示。t＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t＝1s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前、后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1s时间内小物块的v－t图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s2。求：题型一、过程分析之板块模型典例(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。答案：（1）μ2＝0.4，μ1＝0.1（2）6m（3）6.5m题型一、过程分析之板块模型典例解析：选择0-1s作为研究过程对整体分析)1......(16161mamguABBA整体进行受力分析：，对板为对设块为)3.....(21x)2.....(v;1s-0200000attvatvaAB速度为程两物体共同大小的加进行运动分析，设该过整体从对题型一、过程分析之板块模型典例)4....(1.01u联立1、2、3式可得：选择1-2s作为研究过程分别对AB进行受力分析和运动分析)6.....(1516--)5.....(-21212mamgmgBmamgA进行受力分析：对进行受力分析：对..../34..../4-2221smasma题型一、过程分析之板块模型典例;,2,,2-12121vvABsxBxAsAB的速度大小分别为末的位移为的位移为末进行运动分析：设对)9......(.2)8....(4.0).......7.....(111211tvvxtavv)11......(.2)10.....(122122tvvxtavv)12......(211xxxmxmxmxsmv316.....310...2..../381212题型一、过程分析之板块模型典例选择2-s作为研究过程研究小未变。两物体各自的加速度大分别进行受力分析；对ABAB.,432xxABvABtAB自产生的位移分别为两物体各，该过程中为两物体共速，速度大小时间进行运动分析：设经过对共)13.....(22221tavtast5.02)15.....(21)14.....(212222242213tatvxtax)16....(342xxxmxmxmx32675.0243)17.....(6mxsmv/2共选择2.5----s作为研究过程研究AB以共同大小的加速度a，以v共为初速度做匀减速运动，设经过时间t3停止；)81.....(/1--21smga)91.....(252axv共mx25)21.......(5.6)20.....(542mxxxxx题型一、过程分析之板块模型典例方法总结：处理多体多过程问题的基本步骤：1、确定物体的运动过程并分段处理；将复杂的运动过程分解成若干个小的过程进行研究。2、在已经选好的研究过程中根据不同的运动状态选择合理的研究对象；3、根据题中的关键条件，对物体进行受力分析和运动分析，书写各过程的力学关系式，以及运动学关系式，求未知物理量。4、注意如果是连续分段的思维切记过程的衔接；题型一、过程分析之板块模型典例技巧秘诀分析滑块－木板模型时要抓住一个转折和两个关联。题型一、过程分析之板块模型典例一、水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速题型二、过程分析之传送带模型情景3(1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端。其中v0v返回时速度为v，当v0v返回时速度为v0题型二、过程分析之传送带模型例4、如图所示，传送带AB之间的距离为L,传送带以速度v匀速转动，物块与传送带之间的摩擦因素为u，将物块从A点由静止释放，求物体从A传到B的时间；【答案】或题型二、过程分析之传送带模型gvvl2gl2gamamg..................物块的受力：受力分析21tt需要的时间为从共速到走完剩余全程，为传送带共速需要的时间设物块从开始加速到与【解析】物块在传送带上可能经历两种运动形式，如果传送带足够长物块先匀加速到与传送带共速，然后再匀速