链接高考3两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”-高考物理一轮总复习课件
设在 t1 时刻，B 与木板达到共同速度，设大小为 v1.由运动学公 式有 v1＝v0－aBt1⑦
v1＝a1t1⑧ 联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得： v1＝1 m/s (2)在 t1 时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为 sB＝v0t1－12aBt21⑨ 设在 B 与木板达到共同速度 v1 后，木板的加速度大小为 a2，对 于 B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有： f1＋f3＝(mB＋m)a2⑩
(1)v0＞v 时，可能一直减速，也可 能先减速再匀速 (2)v0＜v 时，可能一直加速，也可 能先加速再匀速 (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 v0＞v 返回时速 度为 v，当 v0＜v 返回时速度为 v0
2.倾斜传送带问题 运动图示
3.(2019·河南中原名校联考)如图所示，质量 M＝1 kg 的木板静置 于倾角 θ＝37°、足够长的固定光滑斜面底端．质量 m＝1 kg 的小物 块(可视为质点)以初速度 v0＝4 m/s 从木板的下端冲上木板，同时在 木板上端施加一个沿斜面向上的 F＝3.2 N 的恒力．若小物块恰好不 从木板的上端滑下，求木板的长度 l 为多少？已知小物块与木板之间 的动摩擦因数 μ＝0.8，重力加速度 g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37° ＝0.8.
解析：由题意，小物块向上做匀减速运动，木板向上做匀加速 运动，当小物块运动到木板的上端时，恰好和木板共速．设小物块 的加速度为 a，由牛顿第二定律得，mgsin θ＋μmgcos θ＝ma，设木 板的加速度为 a′，由牛顿第二定律得，F＋μmgcos θ－Mgsin θ＝ Ma′，设二者共速时的速度为 v，经历的时间为 t，由运动学公式得 v＝v0－at，v＝a′t；小物块的位移为 s，木板的位移为 s′，由运动 学公式得，s＝v0t－12at2，s′＝12a′t2；小物块恰好不从木板上端滑 下，有 s－s′＝l，联立解得 l＝0.5 m.
解析：(1)木板受到的摩擦力为 Ff＝μ(m0＋m)g＝10 N 木板的加 速度为 a＝F－m0Ff＝2.5 m/s2.
(2)设拉力 F 作用 t 时间后撤去，木板的加速度为 a′＝－mFf0 木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且有 a＝－a′＝2.5 m/s2 则有 2×12at2＝l 联立并代入数据解得 t＝1 s，即 F 作用的最短时间是 1 s. 答案：(1)2.5 m/s2 (2)1 s
解析：A [若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，
到达 B 端时的速度小于 v；μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传
送带的速度相同后，做匀速运动，到达 B 端时速度与 v 相同；若 μ＜tan θ，
则粮袋先做加速度为 g(sin θ＋μcos θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后
(3)小物体从 A 点运动到 B 点经历的时间 t1＝av2，
从 B 点运动到 C 点经历的时间 t2＝va11
联立并代入数据得小物体从 A 点运动到 C 点所经历的时间 t＝t1
＋t2＝3.4 s.
[答案]
(1)3 m/s
7 (2)8
(3)3.4 s
解传送带问题的思维模板
[题组巩固] 1.(2019·山东临沂高三上学期期中)(多选)如图所示，绷紧的水平 传送带始终以恒定速率 v1 运行．初速度大小为 v2(v1＜v2)的小物块从 与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带 开始计时，物块在传送带上运动的 v－t 图象可能是( )
做加速度为 g(sin θ－μcos θ)的匀加速运动，到达 B 端时的速度大于 v，选项
A 正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传
送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为 μmgcos θ，根据
牛顿第二定律得加速度
a＝mgsin
θ＋μmgcos m
θ＝g(sin
(1)小物体运动到 B 点时的速度 v 的大小； (2)小物体与运输带间的动摩擦因数 μ； (3)小物体从 A 点运动到 C 点所经历的时间 t.
[审题指导]
[解析] (1)设小物体在斜面上的加速度为 a1，运动到 B 点的速 度为 v，由牛顿第二定律得
mgsin θ＋ μ1mgcos θ＝ma1 由运动学公式知 v2＝2a1L，联立解得 v＝3 m/s. (2)因为 v＜v0，所以小物体在运输带上一直做匀加速运动，设加 速度为 a2，则由牛顿第二定律知 μmgcos α－mgsin α＝ma2 又因为 v2＝2a2x，联立解得 μ＝78.
反向运动时：L＝x1＋x2
3．解题步骤
[典例赏析] [典例 1] (2017·全国卷Ⅲ)如图，两个滑块 A 和 B 的质量分别为 mA＝1 kg 和 mB＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者 与木板间的动摩擦因数均为 μ1＝0.5；木板的质量为 m＝4 kg，与地 面间的动摩擦因数为 μ2＝0.1.某时刻 A、B 两滑块开始相向滑动，初 速度大小均为 v0＝3 m/s.A、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止．设 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小 g＝10 m/s2.求：
滑块可能的运动情况
(1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速
(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
(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 (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
A 和 B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同，因此 A 和 B 开始 运动时，两者之间的距离为
s0＝sA＋s1＋sB⑮ 联立以上各式，代入数据得 s0＝1.9 m (也可以用下图的速度－时间图象做) [答案] (1)1 m/s (2)1.9 m
滑块滑板类模型的思维模板
[题组巩固] 1.(2019·吉林调研)(多选)如图所示，在光滑的水平面上放置质量 为 m0 的木板，在木板的左端有一质量为 m 的木块，在木块上施加一 水平向右的恒力 F，木块与木板由静止开始运动，经过时间 t 分离．下 列说法正确的是( )
A．粮袋到达 B 端的速度与 v 比较，可能大，可能小，也可能 相等
B．粮袋开始运动的加速度为 g(sin θ－μcos θ)，若 L 足够大，则 以后将以速度 v 做匀速运动
C．若 μ≥tan θ，则粮袋从 A 端到 B 端一定是一直做加速运动 D．不论 μ 大小如何，粮袋从 A 到 B 端一直做匀加速运动，且 加速度 a≥gsin θ
2．(2019·黑龙江大庆一模)如图，木板静止于水平地面上，在其 最右端放一可视为质点的木块．已知木块的质量 m＝1 kg，木板的质 量 m0＝4 kg，长 l＝2.5 m，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩 擦因数 μ＝0.2.现用水平恒力 F＝20 N 拉木板，g 取 10 m/s2，求：
(1)木由①②④⑤式知，aA＝aB；再由⑦⑧可知，B 与木板达到共同速 度时，A 的速度大小也为 v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和 B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为 v2.设 A 的速度大小 从 v1 变到 v2 所用时间为 t2，根据运动学公式，对木板有
v2＝v1－a2t2⑪ 对 A 有 v2＝－v1＋aAt2⑫ 在 t2 时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为 s1＝v1t2－12a2t22⑬ 在(t1＋t2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为 sA＝v0(t1＋t2)－12aA(t1＋t2)2⑭
解析：AC [物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块 做匀减速直线运动，可能会滑到另一端一直做匀减速直线运动，到 达另一端时恰好与传送带速度相等，故 C 正确．物块滑上传送带后， 物块可能先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀 速直线运动，速度的方向保持不变，故 B、D 错误，A 正确．]
A．若仅增大木板的质量 m0，则时间 t 增大 B．若仅增大木块的质量 m，则时间 t 增大 C．若仅增大恒力 F，则时间 t 增大 D．若仅增大木块与木板间的动摩擦因数 μ，则时间 t 增大
解析：BD [根据牛顿第二定律得，木块的加速度 a1＝F－mμmg＝ mF－μg，木板的加速度 a2＝μmm0g，木块与木板分离，则有 l＝12a1t2－12 a2t2 得 t＝ a1－2l a2.若仅增大木板的质量 m0，木块的加速度不变，木 板的加速度减小，则时间 t 减小，故 A 错误；若仅增大木块的质量 m， 则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则 t 变大，故 B 正确； 若仅增大恒力 F，则木块的加速度变大，木板的加速度不变，则 t 变小，故 C 错误；若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则木块的 加速度减小，木板的加速度增大，则 t 变大，故 D 正确．]
[解析] (1)滑块 A 和 B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑 动．设 A、B 与木板间的摩擦力的大小分别为 f1、f2，木板与地面间 的摩擦力的大小为 f3，A、B、木板相对于地面的加速度大小分别是 aA、aB 和 a1.在物块 B 与木板达到共同速度前有：
f1＝μ1mAg① f2＝μ1mBg② f3＝μ2(mA＋mB＋m)g③ 由牛顿第二定律得 f1＝mAaA④ f2＝mBaB⑤ f2－f1－f3＝ma1⑥
高考总复习
第三章 牛顿运动定律
人教物理
链接高考 3 两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”
模型 1 板块模型 [模型解读]
1．模型特点 涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．
2．两种位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向 运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板 长． 设板长为 L，滑块位移大小为 x1，滑板位移大小为 x2 同向运动时：L＝x1－x2
2.如图所示为粮袋的传送装置，已知 A、B 两端间的距离为 L， 传送带与水平方向的夹角为 θ，工作时运行速度为 v，粮袋与传送带 间的动摩擦因数为 μ，正常工作时工人在 A 端将粮袋放到运行中的 传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大 小为 g.关于粮袋从 A 到 B 的运动，以下说法正确的是( )
高考物理一轮复习课件时作业动力学中的传送带板块模型
XX
PART 04
典型例题解析与思路拓展
REPORTING
简单传送带问题解决方法
确定研究对象
选择传送带上的物体为研 究对象，分析其所受的外 力。
分析运动过程
根据物体的受力情况，分 析其在传送带上的运动过 程，包括加速、匀速、减 速等阶段。
应用运动学公式
根据运动学公式，如速度 公式、位移公式等，求解 物体的运动参量，如速度 、位移、时间等。
REPORTING
匀速直线运动规律
传送带与板块相对静止
当传送带与板块之间没有相对运动时，板块将随传送带一起做匀速直线运动。
传送带与板块有相对滑动
当传送带的速度大于板块的速度时，板块将受到传送带给它的滑动摩擦力作用而做匀加速直线运动，直到与传送 带的速度相等为止。
匀变速直线运动规律
传送带启动或制动
加强练习和巩固
通过大量的练习，加深对知识点的理解和记忆，提高解题的熟练度和准 确性。同时，要注重练习的针对性和有效性，选择适合自己的题目进行 练习。
调整心态积极备考
面对高考的压力和挑战，要保持积极的心态和良好的心理状态。合理安 排学习和休息时间，避免过度疲劳影响备考效果。同时，要相信自己经 过努力一定能够取得好成绩。
式和定理，以及其在传送带板块模型中的应用。
易错难点剖析及应对策略
摩擦力方向的判断
在传送带板块模型中，摩擦力的方向是一个易错点。要准 确判断摩擦力的方向，需要分析板块相对于传送带的运动 趋势，进而确定摩擦力的方向。
板块运动状态的分析
在分析板块运动状态时，需要注意板块在传送带上的位置 、速度、加速度等物理量的变化，以及这些物理量之间的 关系。
2025年高考物理一轮总复习课件第3章专题强化4传送带模型和“滑块—木板”模型
l>v20－ 2av2且
v0gsin θ－μgcos θ，若 μ≥tanθ，θ，先减速后匀速；若 μ<tan θ，
一直减速，加速度大小为 一直加速
μgcos θ－gsin θ
第三章 运动和力的关系
高考一轮总复习 • 物理
返回导航
情景
滑块的运动情况
gsin θ>μgcos θ，一直加速；
在 ab 部分做匀速运动的运动时间
t2＝sab－v s1＝4.7－11.25 s＝3.45 s。
第三章 运动和力的关系
高考一轮总复习 • 物理
返回导航
由于mgsin β>μmgcos β，所以物体沿传送带bc部分匀加速运动到c
点，物体A在传送带bc部分匀加速下滑，
由牛顿第二定律得ma2＝mgsin β－μmgcos β 解得加速度a2＝gsin β－μgcos β＝3.2 m/s2， 设在bc部分运动的时间为t3，由匀变速运动位移公式 得 sbc＝vt3＋12a2t23， 代入数据解得t3＝1.875 s。 物体A从a处被传送到c处所用的时间
(1)在F的作用下，长木板的加速度为多大？ (2)刚撤去F时，小物块离长木板右端多远？ (3)最终长木板与小物块一起以多大的速度匀速运动？ (4)最终小物块离长木板右端多远？
第三章 运动和力的关系
高考一轮总复习 • 物理
返回导航
[解析] (1)对长木板，根据牛顿第二定律可得 a＝F－Mμmg， 解得 a＝3 m/s2。 (2)撤去 F 之前，小物块只受摩擦力的作用，故 am＝μg＝2 m/s2 Δx1＝12at2－12amt2＝0.5 m。 (3)刚撤去 F 时 v＝at＝3 m/s， vm＝amt＝2 m/s 撤去 F 后，长木板的加速度大小
高三物理一轮复习7板块模型、传送带模型(教师版)
（教师可见内容）匀变速直线运动（教师可见内容）隔离法分析物块，水平方向上受力平衡，则对的摩擦力，方向向左；整体法分析物块，水平方向受力平衡，则，即地面对的摩擦力（教师可见内容）（教师可见内容）1如图所示，水平放置的传送带足够长，它以恒定速率2如图所示，水平传送带以解决倾斜类传送带问题，分析摩擦力判断物体的运动也是关键，物体方向沿斜面向下，大小为如图，传送带将物块匀速送往高处，若物块在传送带上不打滑，物块与传送带之间的动摩擦因数3内，物块的加速度为小物块受到的摩擦力的方向始终沿传送带向下小物体与传送带之间的动摩擦因数如图所示，倾角为4内，物块的加速度．开始时，物块相对于传送带向上滑动，受到的摩擦力方向沿传送带向下，当速度与传送带内的摩擦力如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率5，故A 错误；摩擦力与运动方向相同，故B 错误；，，可知6如图所示，传送带长7如图所示为车站使用的水平传送带摸型，其，它与水平台面平滑连若传送带保持静止，物块滑动到端时的速度大小．若传送带顺时针匀速转动的速率恒为，则物块到达端时的速度大小．若传送带逆时针匀速转动的速率恒为，且物块初速度变为，仍从送带，求物块从滑上传送带到离开传送带的总时间．若传送带保持静止，物块滑动到端时的速度大小为8如图所示，水平放置的传送带以速度9如图所示，水平传送带在电动机的带动下以速度从传送带中点开始运动时具有一水平向右的初速度，则至少应多大才能使到达传10如图所示，在光滑的水平面上静止停放着小车11如图所示，质量当铁块运动到木板右端时，把铁块拿走，木板还能继续滑行的距离．12如图时间内，、间的摩擦力为零13如图所示，一长时，从开始运动到木块恰好脱离木板，木板的位移是多少．14如图所示，质量15如图所示，一质量高三考经系列课程——物理第21页(共22页)共，解得共对小物块：根据动能定理：对木板：根据动能定理：所以木板的长度至少为第22页(共22页)高三考经系列课程——物理。
高考物理复习第三章链接高考3两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”讲义版
两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”模型1 板块模型[模型解读]1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板长．设板长为L，滑块位移大小为x1，滑板位移大小为x2同向运动时：L＝x1－x2反向运动时：L＝x1＋x23．解题步骤[典例赏析][典例1] (2017·全国卷Ⅲ)如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)B 与木板相对静止时，木板的速度；(2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离．[审题指导] 如何建立物理情景，构建解题路径①首先分别计算出B 与板、A 与板、板与地面间的滑动摩擦力大小，判断出A 、B 及木板的运动情况．②把握好几个运动节点．③由各自加速度大小可以判断出B 与木板首先达到共速，此后B 与木板共同运动． ④A 与木板存在相对运动，且A 运动过程中加速度始终不变．⑤木板先加速后减速，存在两个过程．[解析] (1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 与木板间的摩擦力的大小分别为f 1、f 2，木板与地面间的摩擦力的大小为f 3，A 、B 、木板相对于地面的加速度大小分别是a A 、a B 和a 1.在物块B 与木板达到共同速度前有：f 1＝μ1m Ag ①f 2＝μ1m Bg ②f 3＝μ2(m A ＋m B ＋m )g ③由牛顿第二定律得f 1＝m A a A ④f 2＝m B a B ⑤f 2－f 1－f 3＝ma 1⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，设大小为v 1.由运动学公式有v 1＝v 0－a B t 1⑦v 1＝a 1t 1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得：v 1＝1 m/s(2)在t 1时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为s B ＝v 0t 1－12a B t 21⑨设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2，对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有： f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2⑩由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧可知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2.设A 的速度大小从v 1变到v 2所用时间为t 2，根据运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2⑪对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2⑫在t 2时间间隔内，B (以及木板)相对地面移动的距离为s 1＝v 1t 2－12a 2t 22⑬在(t 1＋t 2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为 s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2⑭A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同，因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为 s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑮联立以上各式，代入数据得s 0＝1.9 m(也可以用下图的速度－时间图象做)[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m滑块滑板类模型的思维模板[题组巩固]1.(2019·吉林调研)(多选)如图所示，在光滑的水平面上放置质量为m 0的木板，在木板的左端有一质量为m 的木块，在木块上施加一水平向右的恒力F ，木块与木板由静止开始运动，经过时间t 分离．下列说法正确的是( )A ．若仅增大木板的质量m 0，则时间t 增大B ．若仅增大木块的质量m ，则时间t 增大C ．若仅增大恒力F ，则时间t 增大D ．若仅增大木块与木板间的动摩擦因数μ，则时间t 增大解析：BD [根据牛顿第二定律得，木块的加速度a 1＝F －μmg m ＝F m －μg ，木板的加速度a 2＝μmg m 0，木块与木板分离，则有l ＝12a 1t 2－12a 2t 2得t ＝2l a 1－a 2.若仅增大木板的质量m 0，木块的加速度不变，木板的加速度减小，则时间t 减小，故A 错误；若仅增大木块的质量m ，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故B 正确；若仅增大恒力F ，则木块的加速度变大，木板的加速度不变，则t 变小，故C 错误；若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故D 正确．]2．(2019·黑龙江大庆一模)如图，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块．已知木块的质量m ＝1 kg ，木板的质量m 0＝4 kg ，长l ＝2.5 m ，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数μ＝0.2.现用水平恒力F ＝20 N 拉木板，g 取10 m/s 2，求：(1)木板的加速度；(2)要使木块能滑离木板，水平恒力F 作用的最短时间．解析：(1)木板受到的摩擦力为F f ＝μ(m 0＋m )g ＝10 N 木板的加速度为a ＝F －F f m 0＝2.5 m/s 2.(2)设拉力F 作用t 时间后撤去，木板的加速度为 a ′＝－F f m 0木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且有a ＝－a ′＝2.5 m/s 2则有2×12at 2＝l 联立并代入数据解得t ＝1 s ，即F 作用的最短时间是1 s.答案：(1)2.5 m/s2(2)1 s3.(2019·河南中原名校联考)如图所示，质量M＝1 kg的木板静置于倾角θ＝37°、足够长的固定光滑斜面底端．质量m＝1 kg的小物块(可视为质点)以初速度v0＝4 m/s从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的F＝3.2 N的恒力．若小物块恰好不从木板的上端滑下，求木板的长度l为多少？已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.解析：由题意，小物块向上做匀减速运动，木板向上做匀加速运动，当小物块运动到木板的上端时，恰好和木板共速．设小物块的加速度为a，由牛顿第二定律得，mg sin θ＋μmg cos θ＝ma，设木板的加速度为a′，由牛顿第二定律得，F＋μmg cos θ－Mg sin θ＝Ma′，设二者共速时的速度为v，经历的时间为t，由运动学公式得v＝v0－at，v＝a′t；小物块的位移为s，木板的位移为s′，由运动学公式得，s＝v0t－12at2，s′＝12a′t2；小物块恰好不从木板上端滑下，有s－s′＝l，联立解得l＝0.5 m.答案：0.5 m模型2 传送带模型[模型解读]对于传送带问题，分析清楚物体在传送带上的运动情况是解题关键，分析思路是：弄清物体与传送带的相对运动——确定所受摩擦力的方向——确定物体的运动情况，具体分析见下表：1．水平传送带问题[典例2] 如图所示为某工厂的货物传送装置，倾斜运输带AB(与水平面成α＝37°)与一斜面BC(与水平面成θ＝30°)平滑连接，B点到C点的距离为L＝0.6 m，运输带运行速度恒为v0＝5 m/s，A点到B点的距离为x＝4.5 m，现将一质量为m＝0.4 kg的小物体轻轻放于A点，物体恰好能到达最高点C点，已知物体与斜面间的动摩擦因数μ1＝36，(g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空气阻力不计)求：(1)小物体运动到B点时的速度v的大小；(2)小物体与运输带间的动摩擦因数μ；(3)小物体从A点运动到C点所经历的时间t.[审题指导][解析] (1)设小物体在斜面上的加速度为a 1，运动到B 点的速度为v ，由牛顿第二定律得mg sin θ＋ μ1mg cos θ＝ma 1由运动学公式知v 2＝2a 1L ，联立解得v ＝3 m/s.(2)因为v ＜v 0，所以小物体在运输带上一直做匀加速运动，设加速度为a 2，则由牛顿第二定律知 μmg cos α－mg sin α＝ma 2又因为v 2＝2a 2x ，联立解得μ＝78. (3)小物体从A 点运动到B 点经历的时间t 1＝v a 2，从B 点运动到C 点经历的时间t 2＝v 1a 1联立并代入数据得小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t ＝t 1＋t 2＝3.4 s.[答案] (1)3 m/s (2)78(3)3.4 s 解传送带问题的思维模板[题组巩固]1.(2019·山东临沂高三上学期期中)(多选)如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行．初速度大小为v 2(v 1＜v 2)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的v －t 图象可能是( )解析：AC [物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块做匀减速直线运动，可能会滑到另一端一直做匀减速直线运动，到达另一端时恰好与传送带速度相等，故C 正确．物块滑上传送带后，物块可能先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，速度的方向保持不变，故B 、D 错误，A 正确．]2.如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 两端间的距离为L ，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v ，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A 端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g .关于粮袋从A 到B 的运动，以下说法正确的是( )A ．粮袋到达B 端的速度与v 比较，可能大，可能小，也可能相等B ．粮袋开始运动的加速度为g (sin θ－μcos θ)，若L 足够大，则以后将以速度v 做匀速运动C ．若μ≥tan θ，则粮袋从A 端到B 端一定是一直做加速运动D ．不论μ大小如何，粮袋从A 到B 端一直做匀加速运动，且加速度a ≥g sin θ 解析：A [若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B 端时的速度小于v ；μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，到达B 端时速度与v 相同；若μ＜tan θ，则粮袋先做加速度为g (sin θ＋μcos θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度为g (sin θ－μcos θ)的匀加速运动，到达B 端时的速度大于v ，选项A 正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，根据牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θ＋μmg cos θm＝g (sin θ＋μcos θ)，选项B 错误；若μ≥tan θ，粮袋从A 到B 可能一直是做匀加速运动，也可能先匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，选项C 、D 均错误．]3．(2019·湖北宜昌高三一模)如图为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A 、B 两端相距3 m ，另一台倾斜，传送带与地面的倾角θ＝37°，C 、D 两端相距4.45 m ，B 、C 相距很近，水平部分AB 以5 m s 的速率顺时针转动．将质量为10 kg 的一袋大米放在A 端，到达B 端后，速度大小不变地传到倾斜的CD 部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5.试求：(1)若CD 部分传送带不运转，求米袋沿传送带所能上升的最大距离．(2)若要将米袋送到D 端，求CD 部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围．解析：(1)米袋在AB 上加速时的加速度a 0＝μmg m＝μg ＝5 m/s 2 米袋的速度达到v 0＝5 m/s 时，滑行距离：s 0＝v 202a 0＝2.5 m ＜AB ＝3 m 因此米袋在到达B 点之前就有了与传送带相同的速度．设米袋在CD 上运动的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得：mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，代入数据得：a ＝10 m/s 2所以能上升的最大距离：s ＝v 202a＝1.25 m. (2)设CD 部分运转速度为v 1时米袋恰能达到D 点，则米袋速度减为v 1之前的加速度为： a 1＝－g (sin θ＋μcos θ)＝－10 m/s 2米袋速度小于v 1至减为0前的加速度为a 2＝－g (sin θ－μcos θ)＝－2 m/s 2由v 21－v 202a 1＋0－v 212a 2＝4.45 m. 解得：v 1＝4 m/s.即要把米袋送到D 点，CD 部分的速度v CD ≥v 1＝4 m/s米袋恰能运动到D 点所用时间最长为：t max ＝v 1－v 0a 1＋0－v 1a 2＝2.1 s 若CD 部分传送带的速度较大，使米袋沿CD 上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为a 2，由s CD ＝v 0t min ＋12a 2t 2min 得：t min ＝1.16 s所以，所求的时间t 的范围为1．16 s≤t ≤2.1 s答案：(1)1.25 m (2)v CD≥4 m/s 1.16 s≤t≤2.1 s。
2024届高考物理一轮总复习第三章牛顿运动定律专题二传送带与滑块问题课件
【考点突破 1】某工厂检查立方体工件表面光滑程度的装置如
图 Z2-2 所示，用弹簧将工件弹射到反向转动的水平皮带传送带上，
恰好能传送到另一端是合格的最低标准.假设传送带两个转轮之间
的长度为 18 m、运行速度是 6 m/s，工件刚被弹
射到传送带左端时的速度是 12 m/s，重力加速度
g 取 10 m/s2.则( )
①v0>v，可能一直减速，也可能先减 速再匀速
②v0＝v，一直匀速 ③v0<v时，可能一直加速，也可能先 加速再匀速
(续表) 三种情景
图示
滑块可能的运动情况
①传送带较短时，滑块一直减速到达
左端
情景 3
②传送带较长时，滑块还要被传送带
传回右端.其中v0>v返回时速度为v， 当v0<v返回时速度为v0
度变大，木板静止
变大，滑块静止
(续表)
动摩擦因数
物体运动情况分析
μ2＝0， μ1≠0
μ1＝μ2≠0
若M＋F m＜μ1Mmg，共同加速；
若
F M＋mLeabharlann ＜μ1g，
共
同
加
速
；
若
若
F－μ1mg m
＞
μ1mg M
，
相
对
滑
F－Mμ1mg＞μ1g，相对滑动，木板
动，滑块加速度大
加速度大
若 F＜μ2(M＋m)g，静止；若
μ1＝μ2≠0
滑块减速，木板静止
滑块加速，木板减速，
达到共同速度后以μ2g共 同减速
(续表) 动摩擦因数
μ1m≤ μ2(M＋m)
物体运动情况分析
滑块减速，木板静止
滑块加速，木板减速，
高考物理一轮总复习精品课件 第3章 运动和力的关系 第4讲 专题提升 动力学中的传送带模型
2
(1)
8(-)
13-12
(2)
解析 (1)设物品做匀加速直线运动的加速度大小为 a,则
2
=2a(l-d)
2
μmg=ma
联立解得
2
2
a=
,μ=
。
8(-)
8(-)
(2)设物品匀加速到 v 走过的位移为 x,由 v2=2ax 得 x=4(l-d)
故匀速运动的位移为 l-x=vt1
2
1 2
L= at ,代入数据解得
2
t= 5.8 s;若传送带逆时针转动,物块的加速度 a1=gsin θ+μgcos θ=10 m/s2,则
物块加速至与传送带速度相等需要的时间为
1
L1=2a11 2 =0.8
t1= =0.4
1
s,发生的位移为
m,可知物块加速到 4 m/s 时仍未到达 B 点,设此后物块加速度
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
(1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速
(2)v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速
(1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端
情境3
(2)传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端。
若v0>v,返回时速度为v;若v0<v,返回时速度为v0
2.倾斜传送带模型情境
传送带模型中的动力学图像
考向一 根据传送情境确定动力学图像
典题5 (多选)(2023广东佛山模拟)如图所示,飞机场运输行李的传送带保持
恒定的速率运行,将行李箱无初速度地放在传送带底端,传送带将它送入飞
机货舱。此过程中货物的速度为v、加速度为a、摩擦力为Ff、位移为x,设
高考物理一轮总复习 第三章 链接高考3 两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”(含解析)
两类动力学模型：“板块模型”和“传送带模型”模型1 板块模型[模型解读]1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板长．设板长为L，滑块位移大小为x1，滑板位移大小为x2同向运动时：L＝x1－x2反向运动时：L＝x1＋x23．解题步骤[典例赏析][典例1] (2017·全国卷Ⅲ)如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m ＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．[审题指导] 如何建立物理情景，构建解题路径①首先分别计算出B与板、A与板、板与地面间的滑动摩擦力大小，判断出A、B及木板的运动情况．②把握好几个运动节点．③由各自加速度大小可以判断出B与木板首先达到共速，此后B与木板共同运动．④A与木板存在相对运动，且A运动过程中加速度始终不变．⑤木板先加速后减速，存在两个过程．[解析](1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A、B与木板间的摩擦力的大小分别为f1、f2，木板与地面间的摩擦力的大小为f3，A、B、木板相对于地面的加速度大小分别是a A、a B和a1.在物块B与木板达到共同速度前有：f1＝μ1m A g①f2＝μ1m B g②f3＝μ2(m A＋m B＋m)g③由牛顿第二定律得f1＝m A a A④f2＝m B a B⑤f 2－f 1－f 3＝ma 1⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，设大小为v 1.由运动学公式有v 1＝v 0－a B t 1⑦v 1＝a 1t 1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得：v 1＝1 m/s(2)在t 1时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为s B ＝v 0t 1－12a B t 21⑨ 设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2，对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有：f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2⑩由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧可知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2.设A 的速度大小从v 1变到v 2所用时间为t 2，根据运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2⑪对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2⑫在t 2时间间隔内，B (以及木板)相对地面移动的距离为 s 1＝v 1t 2－12a 2t 22⑬在(t 1＋t 2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2⑭ A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同，因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑮联立以上各式，代入数据得s 0＝1.9 m(也可以用下图的速度－时间图象做)[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m滑块滑板类模型的思维模板[题组巩固]1.(2019·吉林调研)(多选)如图所示，在光滑的水平面上放置质量为m 0的木板，在木板的左端有一质量为m 的木块，在木块上施加一水平向右的恒力F ，木块与木板由静止开始运动，经过时间t 分离．下列说法正确的是( )A ．若仅增大木板的质量m 0，则时间t 增大B ．若仅增大木块的质量m ，则时间t 增大C ．若仅增大恒力F ，则时间t 增大D ．若仅增大木块与木板间的动摩擦因数μ，则时间t 增大 解析：BD [根据牛顿第二定律得，木块的加速度a 1＝F －μmg m ＝F m －μg ，木板的加速度a 2＝μmg m 0，木块与木板分离，则有l ＝12a 1t 2－12a 2t 2得t ＝2l a 1－a 2.若仅增大木板的质量m 0，木块的加速度不变，木板的加速度减小，则时间t 减小，故A 错误；若仅增大木块的质量m ，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故B 正确；若仅增大恒力F ，则木块的加速度变大，木板的加速度不变，则t 变小，故C 错误；若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故D 正确．]2．(2019·黑龙江大庆一模)如图，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块．已知木块的质量m ＝1 kg ，木板的质量m 0＝4 kg ，长l ＝2.5 m ，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数μ＝0.2.现用水平恒力F ＝20 N 拉木板，g 取10 m/s 2，求：(1)木板的加速度；(2)要使木块能滑离木板，水平恒力F 作用的最短时间． 解析：(1)木板受到的摩擦力为F f ＝μ(m 0＋m )g ＝10 N 木板的加速度为a ＝F －F f m 0＝2.5 m/s 2. (2)设拉力F 作用t 时间后撤去，木板的加速度为a ′＝－F f m 0木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且有a ＝－a ′＝2.5 m/s 2则有2×12at 2＝l 联立并代入数据解得t ＝1 s ，即F 作用的最短时间是1 s. 答案：(1)2.5 m/s 2 (2)1 s3.(2019·河南中原名校联考)如图所示，质量M ＝1 kg 的木板静置于倾角θ＝37°、足够长的固定光滑斜面底端．质量m ＝1 kg 的小物块(可视为质点)以初速度v 0＝4 m/s 从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的F ＝3.2 N 的恒力．若小物块恰好不从木板的上端滑下，求木板的长度l 为多少？已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.解析：由题意，小物块向上做匀减速运动，木板向上做匀加速运动，当小物块运动到木板的上端时，恰好和木板共速．设小物块的加速度为a ，由牛顿第二定律得，mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，设木板的加速度为a ′，由牛顿第二定律得，F ＋μmg cos θ－Mg sin θ＝Ma ′，设二者共速时的速度为v ，经历的时间为t ，由运动学公式得v ＝v 0－at ，v ＝a ′t ；小物块的位移为s ，木板的位移为s ′，由运动学公式得，s ＝v 0t －12at 2，s ′＝12a ′t 2；小物块恰好不从木板上端滑下，有s －s ′＝l ，联立解得l ＝0.5 m.答案：0.5 m模型2 传送带模型[模型解读]对于传送带问题，分析清楚物体在传送带上的运动情况是解题关键，分析思路是：弄清物体与传送带的相对运动——确定所受摩擦力的方向——确定物体的运动情况，具体分析见下表：1．水平传送带问题运动图示滑块可能的运动情况(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(1)v0＞v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0＜v时，可能一直加速，也可能先加速再匀速(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v0＞v返回时速度为v，当v0＜v返回时速度为v02.倾斜传送带问题运动图示滑块可能的运动情况(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(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(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(1)可能一直加速(2)可能一直匀速[典例2] 如图所示为某工厂的货物传送装置，倾斜运输带AB (与水平面成α＝37°)与一斜面BC (与水平面成θ＝30°)平滑连接，B 点到C 点的距离为L ＝0.6 m ，运输带运行速度恒为v 0＝5 m/s ，A 点到B 点的距离为x ＝4.5 m ，现将一质量为m ＝0.4 kg 的小物体轻轻放于A 点，物体恰好能到达最高点C 点，已知物体与斜面间的动摩擦因数μ1＝36，(g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空气阻力不计)求：(1)小物体运动到B 点时的速度v 的大小；(2)小物体与运输带间的动摩擦因数μ；(3)小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t .[审题指导][解析] (1)设小物体在斜面上的加速度为a 1，运动到B 点的速度为v ，由牛顿第二定律得mg sin θ＋ μ1mg cos θ＝ma 1由运动学公式知v 2＝2a 1L ，联立解得v ＝3 m/s.(2)因为v ＜v 0，所以小物体在运输带上一直做匀加速运动，设加速度为a 2，则由牛顿第二定律知 μmg cos α－mg sin α＝ma 2又因为v 2＝2a 2x ，联立解得μ＝78.(3)小物体从A 点运动到B 点经历的时间t 1＝v a 2， 从B 点运动到C 点经历的时间t 2＝v 1a 1联立并代入数据得小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t ＝t 1＋t 2＝3.4 s.[答案] (1)3 m/s (2)78(3)3.4 s 解传送带问题的思维模板[题组巩固]1.(2019·山东临沂高三上学期期中)(多选)如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行．初速度大小为v 2(v 1＜v 2)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的v －t 图象可能是( )解析：AC [物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块做匀减速直线运动，可能会滑到另一端一直做匀减速直线运动，到达另一端时恰好与传送带速度相等，故C 正确．物块滑上传送带后，物块可能先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，速度的方向保持不变，故B 、D 错误，A 正确．]2.如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 两端间的距离为L ，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v ，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g.关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是( )A．粮袋到达B端的速度与v比较，可能大，可能小，也可能相等B．粮袋开始运动的加速度为g(sin θ－μcos θ)，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C．若μ≥tan θ，则粮袋从A端到B端一定是一直做加速运动D．不论μ大小如何，粮袋从A到B端一直做匀加速运动，且加速度a≥g sin θ解析：A [若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B端时的速度小于v；μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，到达B 端时速度与v相同；若μ＜tan θ，则粮袋先做加速度为g(sin θ＋μcos θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度为g(sin θ－μcos θ)的匀加速运动，到达B端时的速度大于v，选项A正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，根据牛顿第二定律得加速度a＝mg sin θ＋μmg cos θ＝g(sin θ＋μcos θ)，选项B错误；若mμ≥tan θ，粮袋从A 到B 可能一直是做匀加速运动，也可能先匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，选项C 、D 均错误．]3．(2019·湖北宜昌高三一模)如图为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A 、B 两端相距 3 m ，另一台倾斜，传送带与地面的倾角θ＝37°，C 、D 两端相距4.45 m ，B 、C 相距很近，水平部分AB 以5 m s 的速率顺时针转动．将质量为10 kg 的一袋大米放在A 端，到达B 端后，速度大小不变地传到倾斜的CD 部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5.试求：(1)若CD 部分传送带不运转，求米袋沿传送带所能上升的最大距离．(2)若要将米袋送到D 端，求CD 部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围．解析：(1)米袋在AB 上加速时的加速度a 0＝μmg m＝μg ＝5 m/s 2 米袋的速度达到v 0＝5 m/s 时，滑行距离：s 0＝v 202a 0＝2.5 m ＜AB ＝3 m 因此米袋在到达B 点之前就有了与传送带相同的速度． 设米袋在CD 上运动的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得： mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，代入数据得：a ＝10 m/s 2所以能上升的最大距离：s ＝v 202a＝1.25 m. (2)设CD 部分运转速度为v 1时米袋恰能达到D 点，则米袋速度减为v 1之前的加速度为：a 1＝－g (sin θ＋μcos θ)＝－10 m/s 2米袋速度小于v 1至减为0前的加速度为a 2＝－g (sin θ－μcos θ)＝－2 m/s 2由v 21－v 202a 1＋0－v 212a 2＝4.45 m. 解得：v 1＝4 m/s.即要把米袋送到D 点，CD 部分的速度v CD ≥v 1＝4 m/s米袋恰能运动到D 点所用时间最长为：t max ＝v 1－v 0a 1＋0－v 1a 2＝2.1 s 若CD 部分传送带的速度较大，使米袋沿CD 上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为a 2，由s CD ＝v 0t min ＋12a 2t 2min 得：t min ＝1.16 s所以，所求的时间t 的范围为1．16 s≤t ≤2.1 s答案：(1)1.25 m (2)v CD ≥4 m/s 1.16 s≤t ≤2.1 s。
2020版高考物理一轮总复习第三章第4课时动力学中的两类典型模型(能力课时)课件新人教版
[1－2]如图所示为一电磁选矿、传输一体机的传送带 示意图，已知传送带由电磁铁组成，位于A轮附近的铁矿 石被传送带吸引后，会附着在A轮附近的传送带上，被选 中的铁矿石附着在传送带上与传送带之间有恒定的电磁 力作用且电磁力垂直于接触面，且吸引力为其重力的1.4倍，当有铁矿 石附着在传送带上时，传送带便会沿顺时针方向转动，并将所选中的 铁矿石送到B端，由自动卸货装置取走．已知传送带与水平方向夹角为 53°，铁矿石与传送带间的动摩擦因数为0.5，A、B两轮间的距离为L＝ 64 m，A、B两轮半径忽略不计，g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝ 0.6.
s0＝sA＋s1＋sB⑯ 联立以上各式，并代入数据得 s0＝1.9 m (也可用如图所示的速度－时间图线求解)
答案 (1)1 m/s 方向与B的初速度方向相同 (2)1.9 m
建立物理情景，构建解题路径 (1)首先分别计算出B与板、A与板、板与地面间的滑动摩擦力大 小，判断出A、B及木板的运动情况． (2)把握好几个运动节点． (3)由各自加速度大小可以判断出B与木板首先达到共速，此后B与 木板共同运动． (4)A与木板存在相对运动，且A运动过程中加速度始终不变． (5)木板先加速后减速，存在两个过程．
解析：(1)当传送带匀速向上传动时，对铁矿石 沿传送带方向Ff－mgsin θ＝ma 垂直传送带方向：FN－mgcos θ－F＝0 其中F＝1.4mg，Ff＝μFN，解得： a＝2 m/s2 则铁矿石运动到与传送带速度相等所需要的时间为： t1＝va0＝120 s＝5 s 对应的位移为：
x1＝12at12＝12×2×52 m＝25 m 根据以上计算可知，铁矿石在传送带上受到的滑动摩擦力大于铁 矿石重力沿传送带方向的分力，所以当铁矿石的速度与传送带速度相 等以后，铁矿石会随传送带匀速运动到B端，则其匀速运动时间为：t2 ＝L－v0x1＝64－ 1025 s＝3.9 s，所以铁矿石从传送带的A端运动到B端所需 要的时间为：t＝t1＋t2＝8.9 s.
高考物理一轮总复习精品课件 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
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
联立可得Ff=224 N。
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=1 kg 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μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1 kg、大小可以
忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,设木板足够长,若对铁块施
室距离为d,则下列判断正确的是( AD )
A.当a>μg时,上层木板会与下层木板发生相对滑动
B.当a=1.5μg时,下层木板受到车厢对它的摩擦力为3μmg
C.若a>2μg,下层木板一定会相对车厢发生滑动
D.若a=2μg,要使货车在紧急刹车时上层木板不撞上驾驶室,货车在水平路面上
匀速行驶的速度应不超过 2
加速度为a
对滑块,由牛顿第二定律有
μmgcos θ-mgsin θ=ma
1
1 2
滑块位移 L= at
2
2
1
纸带位移 L=2a1t2
联立可得a1=2.4 m/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2.4 m/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
2
小朋友从滑板上滑落需满足x2-x3=L
联立可得t2=0.8 s
2020高考一轮第三章“板块模型”和“传送模型”(新人教版)物理
2020高考一轮第三章“板块模型”和“传送模型”（新人教版）物理模型1 板块模型[模型解读]1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板长．设板长为L，滑块位移大小为x1，滑板位移大小为x2同向运动时：L＝x1－x2反向运动时：L＝x1＋x23．解题步骤[典例赏析][典例1] (2017·全国卷Ⅲ)如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离． [审题指导] 如何建立物理情景，构建解题路径①首先分别计算出B 与板、A 与板、板与地面间的滑动摩擦力大小，判断出A 、B 及木板的运动情况． ②把握好几个运动节点．③由各自加速度大小可以判断出B 与木板首先达到共速，此后B 与木板共同运动． ④A 与木板存在相对运动，且A 运动过程中加速度始终不变． ⑤木板先加速后减速，存在两个过程．[解析] (1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 与木板间的摩擦力的大小分别为f 1、f 2，木板与地面间的摩擦力的大小为f 3，A 、B 、木板相对于地面的加速度大小分别是a A 、a B 和a 1.在物块B 与木板达到共同速度前有：f 1＝μ1m Ag ① f 2＝μ1m B g ②f 3＝μ2(m A ＋m B ＋m )g ③由牛顿第二定律得f 1＝m A a A ④ f 2＝m B a B ⑤ f 2－f 1－f 3＝ma 1⑥设在t 1时刻，B 与木板达到共同速度，设大小为v 1.由运动学公式有v 1＝v 0－a B t 1⑦ v 1＝a 1t 1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得：v 1＝1 m/s(2)在t 1时间间隔内，B 相对于地面移动的距离为s B ＝v 0t 1－12a B t 21⑨设在B 与木板达到共同速度v 1后，木板的加速度大小为a 2，对于B 与木板组成的体系，由牛顿第二定律有：f 1＋f 3＝(m B ＋m )a 2⑩由①②④⑤式知，a A ＝a B ；再由⑦⑧可知，B 与木板达到共同速度时，A 的速度大小也为v 1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B 相遇时，A 与木板的速度相同，设其大小为v 2.设A 的速度大小从v 1变到v 2所用时间为t 2，根据运动学公式，对木板有v 2＝v 1－a 2t 2⑪对A 有v 2＝－v 1＋a A t 2⑫在t 2时间间隔内，B (以及木板)相对地面移动的距离为s 1＝v 1t 2－12a 2t 22⑬在(t 1＋t 2)时间间隔内，A 相对地面移动的距离为s A ＝v 0(t 1＋t 2)－12a A (t 1＋t 2)2⑭A 和B 相遇时，A 与木板的速度也恰好相同，因此A 和B 开始运动时，两者之间的距离为 s 0＝s A ＋s 1＋s B ⑮联立以上各式，代入数据得s 0＝1.9 m(也可以用下图的速度－时间图象做)[答案] (1)1 m/s (2)1.9 m滑块滑板类模型的思维模板[题组巩固]1.(2019·吉林调研)(多选)如图所示，在光滑的水平面上放置质量为m 0的木板，在木板的左端有一质量为m 的木块，在木块上施加一水平向右的恒力F ，木块与木板由静止开始运动，经过时间t 分离．下列说法正确的是( )A ．若仅增大木板的质量m 0，则时间t 增大B ．若仅增大木块的质量m ，则时间t 增大C ．若仅增大恒力F ，则时间t 增大D ．若仅增大木块与木板间的动摩擦因数μ，则时间t 增大 解析：BD [根据牛顿第二定律得，木块的加速度a 1＝F －μmg m ＝F m －μg ，木板的加速度a 2＝μmgm 0，木块与木板分离，则有l ＝12a 1t 2－12a 2t 2得t ＝2la 1－a 2.若仅增大木板的质量m 0，木块的加速度不变，木板的加速度减小，则时间t 减小，故A 错误；若仅增大木块的质量m ，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故B 正确；若仅增大恒力F ，则木块的加速度变大，木板的加速度不变，则t 变小，故C 错误；若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则木块的加速度减小，木板的加速度增大，则t 变大，故D 正确．]2．(2019·黑龙江大庆一模)如图，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块．已知木块的质量m ＝1 kg ，木板的质量m 0＝4 kg ，长l ＝2.5 m ，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数μ＝0.2.现用水平恒力F ＝20 N 拉木板，g 取10 m/s 2，求：(1)木板的加速度；(2)要使木块能滑离木板，水平恒力F 作用的最短时间．解析：(1)木板受到的摩擦力为F f ＝μ(m 0＋m )g ＝10 N 木板的加速度为a ＝F －F f m 0＝2.5 m/s 2. (2)设拉力F 作用t 时间后撤去，木板的加速度为a ′＝－F fm 0木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且有a ＝－a ′＝2.5 m/s 2则有2×12at 2＝l联立并代入数据解得t ＝1 s ，即F 作用的最短时间是1 s. 答案：(1)2.5 m/s 2(2)1 s3.(2019·河南中原名校联考)如图所示，质量M ＝1 kg 的木板静置于倾角θ＝37°、足够长的固定光滑斜面底端．质量m ＝1 kg 的小物块(可视为质点)以初速度v 0＝4 m/s 从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的F ＝3.2 N 的恒力．若小物块恰好不从木板的上端滑下，求木板的长度l 为多少？已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ＝0.8，重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.解析：由题意，小物块向上做匀减速运动，木板向上做匀加速运动，当小物块运动到木板的上端时，恰好和木板共速．设小物块的加速度为a ，由牛顿第二定律得，mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，设木板的加速度为a ′，由牛顿第二定律得，F ＋μmg cos θ－Mg sin θ＝Ma ′，设二者共速时的速度为v ，经历的时间为t ，由运动学公式得v ＝v 0－at ，v ＝a ′t ；小物块的位移为s ，木板的位移为s ′，由运动学公式得，s ＝v 0t －12at 2，s ′＝12a ′t 2；小物块恰好不从木板上端滑下，有s －s ′＝l ，联立解得l ＝0.5 m.答案：0.5 m模型2 传送带模型[模型解读]对于传送带问题，分析清楚物体在传送带上的运动情况是解题关键，分析思路是：弄清物体与传送带的相对运动——确定所受摩擦力的方向——确定物体的运动情况，具体分析见下表：1．水平传送带问题(1)(2)(1)(2)(1)(2)度为2.(1)(2)(1)(2)(3)(1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)[典例2] 如图所示为某工厂的货物传送装置，倾斜运输带AB(与水平面成α＝37°)与一斜面BC(与水平面成θ＝30°)平滑连接，B点到C点的距离为L＝0.6 m，运输带运行速度恒为v0＝5 m/s，A点到B点的距离为x＝4.5 m，现将一质量为m＝0.4 kg的小物体轻轻放于A点，物体恰好能到达最高点C点，已知物体与斜面间的动摩擦因数μ1＝36，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，空气阻力不计)求：(1)小物体运动到B点时的速度v的大小；(2)小物体与运输带间的动摩擦因数μ； (3)小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t . [审题指导][解析] (1)设小物体在斜面上的加速度为a 1，运动到B 点的速度为v ，由牛顿第二定律得mg sin θ＋ μ1mg cos θ＝ma 1由运动学公式知v 2＝2a 1L ，联立解得v ＝3 m/s.(2)因为v ＜v 0，所以小物体在运输带上一直做匀加速运动，设加速度为a 2，则由牛顿第二定律知 μmg cos α－mg sin α＝ma 2 又因为v 2＝2a 2x ，联立解得μ＝78.(3)小物体从A 点运动到B 点经历的时间t 1＝v a 2， 从B 点运动到C 点经历的时间t 2＝v 1a 1联立并代入数据得小物体从A 点运动到C 点所经历的时间t ＝t 1＋t 2＝3.4 s. [答案] (1)3 m/s (2)78(3)3.4 s解传送带问题的思维模板[题组巩固]1.(2019·山东临沂高三上学期期中)(多选)如图所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行．初速度大小为v 2(v 1＜v 2)的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上滑上传送带，从小物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的v －t 图象可能是( )解析：AC [物块滑上传送带，由于速度大于传送带速度，物块做匀减速直线运动，可能会滑到另一端一直做匀减速直线运动，到达另一端时恰好与传送带速度相等，故C 正确．物块滑上传送带后，物块可能先做匀减速直线运动，当速度达到传送带速度后一起做匀速直线运动，速度的方向保持不变，故B 、D 错误，A 正确．]2.如图所示为粮袋的传送装置，已知A 、B 两端间的距离为L ，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v ，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A 端将粮袋放到运行中的传送带上．设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g .关于粮袋从A 到B 的运动，以下说法正确的是( )A ．粮袋到达B 端的速度与v 比较，可能大，可能小，也可能相等B ．粮袋开始运动的加速度为g (sin θ－μcos θ)，若L 足够大，则以后将以速度v 做匀速运动C ．若μ≥tan θ，则粮袋从A 端到B 端一定是一直做加速运动D ．不论μ大小如何，粮袋从A 到B 端一直做匀加速运动，且加速度a ≥g sin θ解析：A [若传送带较短，粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B 端时的速度小于v ；μ≥tan θ，则粮袋先做匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，到达B 端时速度与v 相同；若μ＜tan θ，则粮袋先做加速度为g (sin θ＋μcos θ)的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度为g (sin θ－μcos θ)的匀加速运动，到达B 端时的速度大于v ，选项A 正确；粮袋开始时速度小于传送带的速度，相对传送带的运动方向是沿传送带向上，所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，根据牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θ＋μmg cos θm＝g (sin θ＋μcos θ)，选项B 错误；若μ≥tan θ，粮袋从A 到B 可能一直是做匀加速运动，也可能先匀加速运动，当速度与传送带的速度相同后，做匀速运动，选项C 、D 均错误．]3．(2019·湖北宜昌高三一模)如图为仓库中常用的皮带传输装置示意图，它由两台皮带传送机组成，一台水平传送，A 、B 两端相距3 m ，另一台倾斜，传送带与地面的倾角θ＝37°，C 、D 两端相距4.45 m ，B 、C 相距很近，水平部分AB 以5 m s 的速率顺时针转动．将质量为10 kg 的一袋大米放在A 端，到达B 端后，速度大小不变地传到倾斜的CD 部分，米袋与传送带间的动摩擦因数均为0.5.试求：(1)若CD 部分传送带不运转，求米袋沿传送带所能上升的最大距离．(2)若要将米袋送到D 端，求CD 部分顺时针运转的速度应满足的条件及米袋从C 端到D 端所用时间的取值范围．解析：(1)米袋在AB 上加速时的加速度a 0＝μmg m＝μg ＝5 m/s 2米袋的速度达到v 0＝5 m/s 时，滑行距离：s 0＝v 202a 0＝2.5 m ＜AB ＝3 m因此米袋在到达B 点之前就有了与传送带相同的速度． 设米袋在CD 上运动的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得：mg sin θ＋μmg cos θ＝ma ，代入数据得： a ＝10 m/s 2所以能上升的最大距离：s ＝v 202a＝1.25 m. (2)设CD 部分运转速度为v 1时米袋恰能达到D 点，则米袋速度减为v 1之前的加速度为：a 1＝－g (sin θ＋μcos θ)＝－10 m/s 2米袋速度小于v 1至减为0前的加速度为a 2＝－g (sin θ－μcos θ)＝－2 m/s 2由v 21－v 202a 1＋0－v 212a 2＝4.45 m.解得：v 1＝4 m/s.即要把米袋送到D 点，CD 部分的速度v CD ≥v 1＝4 m/s 米袋恰能运动到D 点所用时间最长为：t max ＝v 1－v 0a 1＋0－v 1a 2＝2.1 s若CD 部分传送带的速度较大，使米袋沿CD 上滑时所受摩擦力一直沿皮带向上，则所用时间最短，此种情况米袋加速度一直为a 2，由s CD ＝v 0t min ＋12a 2t 2min得：t min ＝1.16 s所以，所求的时间t 的范围为 1．16 s≤t ≤2.1 s答案：(1)1.25 m (2)v CD ≥4 m/s 1.16 s≤t ≤2.1 s。