新教材高中物理二轮复习精品 专题一 第3课时 动力学两类基本问题 板块模型和传送带模型中的动力学问题
2023年高考物理二轮复习核心素养微专题(一)模型建构——传送带模型
- 1 - 核心素养微专题(一) 模型建构——传送带模型
传送带是将物体从一处传向另一处应用比较广泛的一种传送装置,与日常生活联系紧密,以其为素材的计算题大多具有情境多样、条件隐蔽、过程复杂的特点。主要知识涉及运动学规律、牛顿运动定律、功能关系等。常见类型如下:
1.水平传送带:
项目 图示 滑块可能的运动情况
情境
1 (1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
情境
2 (1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速
(2)v0
情境
3 (1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端
(2)传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端。其中当v0>v时,返回时速度为v;当v0
2.倾斜传送带:
项目 图示 滑块可能的运动情况
情境
1
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
情境
2
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(3)可能先以a1加速后以a2加速
情境
3
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(3)可能一直匀速
(4)可能先以a1加速后以a2加速
情境
4
(1)可能一直加速
(2)可能一直匀速
(3)可能先减速后反向加速 - 2 -
【模型1】水平传送带
(2022·重庆模拟)如图为地铁入口安检装置简易图,水平传送带AB长度为l,传送带右端B与水平平台等高且平滑连接,物品探测区域长度为d,其右端与传送带右端B重合。已知:传送带匀速运动的速度大小为v,方向如图,物品(可视为质点)由A端无初速度释放,加速到传送带速度一半时恰好进入探测区域,最后匀速通过B端进入平台并减速至0,各处的动摩擦因数均相同,空气阻力忽略不计,重力加速度为g。求:
(1)物品与传送带间的动摩擦因数μ;
(2)物品运动的总时间t。
【解析】(1)设物品做匀加速直线运动的加速度大小为a,则(𝑣2)2=2a(l-d)
μmg=ma
联立解得a=𝑣28(𝑙-𝑑),μ=𝑣28(𝑙-𝑑)𝑔
高中物理复习：连接体问题、板块模型、传送带模型
高中物理复习：连接体问题、板块模型、传送带模型
考点一 连接体问题
[知能必备]
1．连接体问题模型
弹力连接、摩擦力连接、轻绳连接、轻杆连接、弹簧连接．
2．解题方略：要充分利用“加速度相等”这一条件或题中特定条件，交替使用整体法与隔离法解题．可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．
[典例剖析]
(多选)如图，三个质量均为1 kg的物体A、B、C叠放在水平桌面上，B、C用不可伸长的轻绳跨过一光滑轻质定滑轮连接，A与B之间、B与C之间的接触面以及轻绳均与桌面平行，A与B之间、B与C之间以及C与桌面之间的动摩擦因数分别为0.4、0.2和0.1，重力加速度g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．用力F沿水平方向拉物体C，以下说法正确的是( )
A．拉力F小于11 N时，不能拉动C
B．拉力F为17 N时，轻绳的拉力为4 N
C．要使A、B保持相对静止，拉力F不能超过23 N
D．A的加速度将随拉力F的增大而增大
【思路点拨】 解此题关键有两点：
(1)利用整体法和隔离法选取研究对象，进行正确受力分析，注意摩擦因数的不同及摩擦力的大小和方向．
(2)正确判断“相对滑动”的临界条件．
解析：AC 当C物体即将运动时，C物体水平方向受桌面给C的向右的摩擦力f桌，绳子向右的拉力T，B给C向右的摩擦力fBC，其中f桌＝0.1(mA＋mB＋mC)g＝3 N，fBC＝0.2(mA＋mB)＝4 N，当即将滑动时应有F＝f桌＋fBC＋T，T＝fBC＝4 N，可解得F＝11 N，故A正确；因此B和C的加速度大小相等，在A和B即将发生相对滑动，对A受力分析可得，fAB＝0.4mAg＝mAa，对AB整体受力分析可得T－fBC＝(mA＋mB)a，对C物体受力分析可得F－T－fBC－ f桌＝mCa，联立解得F＝23 N，说明A和B发生相对滑动的临界力大小为F＝23 N，故C正确；当F＝17 N 时，A和B没有发生相对滑动，此时对AB整体T－fBC＝(mA＋mB)a1，对C物体受力分析F－T－fBC－f桌＝mCa1，联立解得T＝8 N，故B错误；当拉力增大，A和B发生相对滑动时，则A物体受到滑动摩擦力，加速度为a＝0.4g＝4 m/s2，加速度不变，D错误．
高考物理一轮复习第三章专题三动力学中的“传送带板块”模型教案新人教版
1 专题三 动力学中的“传送带、板块”模型
突破1 传送带模型
考向1 水平传送带模型
情景 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)v0＝v时，一直匀速
(2)v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速
(3)v0
情景3 (1)传送带较短时，滑块一直减速到达左端
(2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端．其中当v0>v时，返回时速度为v，当v0
(2019·海口模拟)(多选)如图所示，水平传送带A、B两端相距s＝3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1.工件滑上A端瞬时速度vA＝4 m/s，到达B端的瞬时速度设为vB，则(g取10 m/s2)( )
A．若传送带不动，则vB＝3 m/s
B．若传送带以速度v＝4 m/s逆时针匀速转动，vB＝3 m/s
C．若传送带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝3 m/s
D．若传送带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝2 m/s
[审题指导] (1)若传送带顺时针转动且v物>v带，则传送带对物块的摩擦力为滑动摩擦力且为阻力．
(2)若传送带逆时针转动，传送带对物块的摩擦力为滑动摩擦力且为阻力．
【解析】 若传送带不动，由匀变速运动规律可知v2B－v2A＝－2as，a＝μg，代入数据解得vB＝3 m/s，当满足选项B、C、D中的条件时，工件所受滑动摩擦力跟传送带不动时一样，还是向左，加速度还是μg，所以工件到达B端时的瞬时速度仍为3 m/s，故选项A、B、C正确，D错误． 2 【答案】 ABC
分析传送带问题的关键是判断摩擦力的方向.要注意抓住两个关键时刻：一是初始时刻，根据物块相对传送带的运动方向确定摩擦力的方向，根据受力分析确定物块的运动；二是当物块的速度与传送带速度相等时，判断物块能否与传送带保持相对静止.另外注意考虑传送带长度——判定达到共同速度临界点之前物块是否脱离传送带.
高中物理【传送带模型和板块模型】
专题课7 传送带模型和板块模型
题型一 传送带模型
1．基本类型
传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到其他地方去，有水平传送带和倾斜传送带两种基本模型。
2．分析流程
3．注意问题
求解的关键在于根据物体和传送带之间的相对运动情况，确定摩擦力的大小和方向。当物体的速度与传送带的速度相同时，物体所受的摩擦力有可能发生突变。
如图所示，水平传送带两端相距x＝8 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.6，工件滑上A端时速度vA＝10 m/s，设工件到达B端时的速度为vB。(g取10 m/s2)
(1)若传送带静止不动，求vB的大小；
(2)若传送带顺时针转动，工件还能到达B端吗？若不能，说明理由；若能，求到达B点的速度vB′的大小；
(3)若传送带以v＝13 m/s逆时针匀速转动，求物块在传送带上划痕的长度。
[解析] (1)根据牛顿第二定律可知加速度大小
μmg＝ma 则a＝μg＝6 m/s2
且v2A－v2B＝2ax，故vB＝2 m/s。
(2)能，当传送带顺时针转动时，工件受力不变，其加速度不发生变化，仍然始终减速，故工件到达B端的速度vB′＝vB＝2 m/s。
(3)物体速度达到13 m/s时所用时间为
t1＝v－vAa＝0.5 s
运动的位移为x1＝vAt1＋12at21＝5.75 m
传送带的位移x2＝vt＝6.5 m
此后工件与传送带相对静止，所以划痕的长度
x＝x2－x1＝0.75 m。
[答案] (1)2 m/s (2)能 2 m/s (3)0.75 m
如图所示，传送带与地面的夹角θ＝37°，A、B两端间距L＝16 m，传送带以速度v＝10 m/s沿顺时针方向运动，物体质量m＝1 kg无初速度地放置于A端，它与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，试求：
(1)物体由A端运动到B端的时间；
(2)物体与传送带共速前的相对位移。
高三物理(新课标)二轮专题复习突破：1-2-2传送带模型中的能量问题
1 难点突破6
传送带模型中的能量问题
传送带的问题是和实际联系较紧密的一个物理模型，是高中阶段必须掌握的重要内容．解决此类问题的关键是对传送带和物体进行动态分析和终态推断，灵活巧妙地从能量的观点和力的观点来揭示其本质、特征、过程．因此在力学复习中，通过研究传送带类习题，将力学各部分内容串联起来，再利用功能观点处理传送带问题，往往能达到融会贯通的效果．对传送带问题要进行两种分析：
1．受力和运动分析
对传送带上的物体首先要进行受力分析，判断物体受到的滑动摩擦力方向及物体的运动状态，是加速，是减速，还是匀速；其次判断摩擦力突变(大小、方向)的临界状态；最后运用运动学知识求加速度、速度、位移等物理量，进而利用功和能的有关知识，求因摩擦而产生的热．
注意：①判断摩擦力的有无、方向时以传送带为参考系；②临界状态一般发生在v物与v传相同的时刻；③应用运动学公式计算物体的相关物理量时应以地面为参考系．
2．传送带中功和能量关系的分析
能量 决定因素
功能关系
力 移动距离
重力势能 重力 竖直分位移 ΔEp＝－WG
动能 合外力 物体(质点)
对地位移 ΔEk＝∑W
机械能 除重力外的其他力 物体(质点)
对地位移 ΔE机＝∑W其他 2 传送带
损失电能 传送带受到物体的
作用力，一般表现为
摩擦力 传送带对地
移动距离 ΔE电＝Ffx传送带
产生内能 与传送带间的滑动
摩擦力 物体相对于
传送带移动
的距离 Q＝FfΔl
【典例】 如图所示，比较长的传送带与水平方向的夹角θ＝37°，在电动机带动下以v0＝4 m/s的恒定速率顺时针方向运行．在传送带底端P处有一离传送带很近的固定挡板，可将传送带上的物体挡住．在距P距离为L＝9 m的Q处无初速度地放一质量m＝1 kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，物体与挡板的碰撞能量损失及碰撞时间不计，取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，求物体从静止释放到第一次返回上升至最高点的过程中：
2020届高考物理第二轮专题复习选择题模拟演练：“传送带、板块”模型的动力学问题(word 包含答案
2020届高考物理第二轮专题复习选择题模拟演练
“传送带、板块”模型的动力学问题
一、单项选择题
1、质量为m0＝20 kg、长为L＝2 m的木板放在水平面上，木板与水平面间的动摩擦因数为μ1＝0.1.将质量m＝10 kg的小木块(可视为质点)，以v0＝4 m/s的速度从木板的左端水平抛射到木板上(如图所示)，小木块与木板间的动摩擦因数为μ2＝0.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2)．则以下说法中正确的是( )
A．木板一定静止不动，小木块不能滑出木板
B．木板一定静止不动，小木块能滑出木板
C．木板一定向右滑动，小木块不能滑出木板
D．木板一定向右滑动，小木块能滑出木板
2、如图所示，倾角为θ的足够长传送带沿顺时针方向转动，转动速度大小为v1，一个物体从传送带底端以初速度大小v2(v2>v1)上滑，同时物块受到平行传送带向上的恒力F作用，物块与传送带间的动摩擦因数μ＝tanθ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列物块运动的vt图象不可能是( )
3、如图所示，水平传送带始终以速度v1顺时针转动，一物块以速度v2(v2≠v1)滑上传送带的左端，则物块在传送带上的运动一定不可能是( )
A．先加速后匀速运动
B．一直加速运动
C．一直减速直到速度为零
D．先减速后匀速运动
4、在一块固定的倾角为θ的木板上叠放质量均为m的一本英语词典和一本汉语词典，图甲中英语词典在上，图乙中汉语词典在上，已知图甲中两本书一起匀速下滑，图乙中两本书一起加速下滑．已知两本书的封面材料不同，但每本书的上、下两面材料都相同，近似认为滑动摩擦力与最大静摩擦力相等．设英语词典和木板之间的动摩擦因数为μ1，汉语词典和木板之间的动摩擦因数为μ2，英语词典和汉语词典之间的动摩擦因数为μ3，则下列说法正确的是( )
A．μ1>μ2
B．μ3
C．图乙中汉语词典受到的摩擦力大小是μ3mgcosθ
D．图甲中英语词典受到的摩擦力大小是μ2mgcosθ
高中物理 必修1【动力学中的“板块”“传送带”模型】典型题(带解析)
高中物理
必修二
【动力学中的“板块”“传送带”模型】典型题
1．(多选)如图所示，表面粗糙、质量M＝2 kg的木板，t＝0时在水平恒力F的作用下从静止开始沿水平面向右做匀加速直线运动，加速度a＝2.5 m/s2，t＝0.5 s时，将一个质量m＝1 kg的小铁块(可视为质点)无初速度地放在木板最右端，铁块从木板上掉下时速度是木板速度的一半．已知铁块和木板之间的动摩擦因数μ1＝0.1，木板和地面之间的动摩擦因数μ2＝0.25，g＝10 m/s2，则( )
A．水平恒力F的大小为10 N
B．铁块放上木板后，木板的加速度为2 m/s2
C．铁块在木板上运动的时间为1 s
D．木板的长度为1.625 m
解析：选AC．未放铁块时，对木板由牛顿第二定律：F－μ2Mg＝Ma，解得F＝10 N，选项A正确；铁块放上木板后，对木板：F－μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma′，解得：a′＝0.75 m/s2，选项B错误；0.5 s时木板的速度v0＝at1＝2.5×0.5 m/s＝1.25 m/s，铁块滑离木板时，木板的速度：v1＝v0＋a′t2＝1.25＋0.75t2，铁块的速度v′＝a铁t2＝μ1gt2＝t2，由题意：v′＝12v1，解得t2＝1 s，选项C正确；铁块滑离木板时，木板的速度v1＝2 m/s，铁块的速度v′＝1 m/s，则木板的长度为：L＝v0＋v12t2－v′2t2＝1.25＋22×1 m－12×1 m＝1.125 m，选项D错误；故选A、C．
2．(多选)如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v＝1 m/s的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离L＝2 m，g取10 m/s2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v＝1 m/s的恒定速率平行于传送带运动到B处取行李，则( )
板块模型--2024年高三物理二轮常见模型(解析版)
12024年高三物理二轮常见模型
专题板块模型
特训目标特训内容
目标1高考真题(1T-3T)
目标2无外力动力学板块模型(4T-7T)
目标3有外力动力学板块模型(8T-12T)
目标4利用能量动量观点处理板块模型(13T-17T)
目标5电磁场中的块模型(18T-22T)
【特训典例】
一、高考真题
1(2023·全国·统考高考真题)如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m
的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当
物块从木板右端离开时()
A.木板的动能一定等于flB.木板的动能一定小于fl
C.物块的动能一定大于1
2mv2
0-flD.物块的动能一定小于1
2mv2
0-fl
【答案】BD
【详解】设物块离开木板时的速度为v1，此时木板的速度为v2，由题意可知v1>v
2设物块的对地位移为xm，
木板的对地位移为xM
CD．根据能量守恒定律可得1
2mv2
0=1
2mv2
1+1
2Mv2
2+fl整理可得1
2mv2
1=1
2mv2
0-fl-1
2Mv2
2<1
2mv2
0-fl
D正确，C错误；
AB．因摩擦产生的摩擦热Q=fL=f(x
m-x
M)根据运动学公式x
m=v
0+v
1
2⋅t；x
M=v
2
2⋅t因为v
0>v
1>v
2
可得xm>2x
M则xm-x
M=l>x
M所以W=fxM
故选BD。
2(2023·辽宁·统考高考真题)如图，质量m1=1kg的木板静止在光滑水平地面上，右侧的竖直墙面固
定一劲度系数k=20N/m的轻弹簧，弹簧处于自然状态。质量m2=4kg的小物块以水平向右的速度v
0
=5
4m/s滑上木板左端，两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长，物块与木板间的动摩擦因数μ=
0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能E
p与形变量x的关系为
E
p=1
2kx2。取重力加速度g=10m/s2，结果可用根式表示。
(1)求木板刚接触弹簧时速度v
1的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1；
板块模型
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板块模型
板块模型至少涉及两个物体，一般包括多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，可见此类问题一般具有一定的难度。解决这类问题要注重过程分析，明确临界条件。
对于涉及板块模型类问题，根据初始运动状态和受力条件的不同，可以分为多种类型，常见的有两大类型：
一、木板或木块受到水平力
如果木块与木板没有相对滑动，那就是普通的动力学问题；若两者间存在相对滑动，这才是板块模型问题的特色。解决此类问题要把握两个关键，一是两者存在相对滑动的临界条件是两者之间的摩擦力为最大静摩擦力；二是两者滑离的条件是位移差等于木板的长度。
例：如图所示，水平地面上质量M=10kg的长木板从静止开始受水平向右的F=90N的恒力作用时，质量m=1kg的小木块以v0=4m/s
的初速度向左滑上长木板的右端。已知木板与地面和木板与木块间的
动摩擦因数均为μ=0.5，取g=10m/s2。问：为使木块不滑离木板，木板的长度L至少为多少？
解析：木块滑上模板后，在与木板发
生相对滑动的过程中，木板的加速度大小
a1 Fmg(M mg) ，解得a13ms2
M
小木块的加速度大小 a g5ms2
2
在该过程中，木板一直向右做加速运动，而木块先向左做减速运
动，速度减小到零后又开始向右做加速运动，两者最终相对静止，一 WORD格式
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起以共同速度向右做加速运动。 这期间两者的相对位移一直增大。 设
经过时间t两者以共同速度运动，有at1 v0 at2 解得t2s
这段时间里，木板向右运动的位移 s 1at2 6m
1 2 1
木块向右运动的位移s vt 1at2 2m
2 0 2 2
所以Lmin s1s24m，此即木板长度L的最小值。
木板或木块受到水平拉力的情况存在很多变化，但不管其怎样变化，只要做好两物体受力分析和运动情况分析，都可以顺利解题。
第四章运动和力的关系知识梳理高一物理
第四章 运动和力的关系知识梳理
第1节 牛顿第一定理
一、牛顿第一定律
1.内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。
2.意义：
(1)牛顿第一定律揭示了力和运动的关系；
(2)牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因；
(3)牛顿第一定律揭示了物体不受外力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
二、惯性
1.定义：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。牛顿第一定律也被叫做惯性定律。
2.特点：
(1)惯性是物体的固有属性，不是外界强加给它的；
(2)一切物体都具有惯性。
3.惯性的“三性”
4.惯性的具体表现形式
(1)当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为保持原来的运动状态不变。原来静止的物体保持静止，原来运动的物体保持原来的速度继续运动。
(2)当物体受到外力作用时，惯性表现为改变运动状态的难易程度，物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
1.实验方法：控制变量法 普遍性 一切物体皆有惯性，惯性是物体的固有属性
相关性 惯性仅与物体的质量有关，与物体的受力或运动情况等无关
唯一性 质量是惯性大小的唯一量度 2.实验思路：本实验有三个需要测量的量：物体的质量M、物体所受的作用力F和物体的加速度a。测出它们的值，分析数据，得出结论。
(1)质量M：用天平测量。
(2)测量物体的加速度a
方案一：利用打点计时器打出的纸带测量小车的加速度a。
“逐差法”求解加速度：Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2(m>n)
方案二：
让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动，在相等的时间内，由x＝12at2知x1x2＝a1a2，把测量加速度转换成测量位移。
(3)测物体受到的拉力F
方案一：用阻力补偿法补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，小车所受的拉力近似等于槽码的总重力。