专题02 板块模型-2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训

专题02 板块模型 目录 【专题解读】 1 【高考真题分析】 2 【真题感悟】 9 【最新考向解密】 9 1.以竖直面为情境构板块模型考动力学知识及相对运动的理解 9 2结合斜面模型综合考查板块模型中的多过程多运动问题 10 3.综合能量观点考查板块模型 12 【专题优化训练】 14 【专题解读】 1.概述:滑块和滑板叠加的模型简称为“板块模型”这两个简单的“道具”为考查学生的物质观念、运动与相互作用观念 能量观念展现了丰富多彩的情境,是高中物理讲、学、练、测的重要模型之一。无论是高考还是在常见的习题、试题中“板块模型”的模型的身影都随处可见,而且常考常新。对于本专题的学习可以比较准确地反映学生分析问题、解决问题的能力和学科核心素养。 2.命题规律 滑块—滑板模型,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,所以高考试卷中经常出现这一类型。 3.复习指导 分析滑块—滑板类模型时要抓住一个转折和两个关联。一个转折——滑块与滑板达到相同速度或者滑块从滑板上滑下是受力和运动状态变化的转折点。两个关联——转折前、后受力情况之间的关联和滑块、滑板位移与板长之间的关联。一般情况下,由于摩擦力或其他力的转变,转折前、后滑块和滑板的加速度都会发生变化,因此以转折点为界,对转折前、后进行受力分析是建立模型的关键。 4.模型特点 涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。 5.两种位移关系 滑块由木板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和木板同向运动,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,木板位移大小为x2 同向运动时:L=x1-x2 反向运动时:L=x1+x2 【高考真题分析】 【例1】(2020·全国二卷25题)如图,一竖直圆管质量为M,下端距水平地面的高度为H,顶端塞有一质量为m的小球。圆管由静止自由下落,与地面发生多次弹性碰撞,且每次碰撞时间均极短;在运动过程中,管始终保持竖直。已知M=4m,球和管之间的滑动摩擦力大小为4mg,g为重力加速度的大小,不计空气阻力。 (1)求管第一次与地面碰撞后的瞬间,管和球各自的加速度大小; (2)管第一次落地弹起后,在上升过程中球没有从管中滑出,求管上升的最大高度; (3)管第二次落地弹起的上升过程中,球仍没有从管中滑出,求圆管长度应满足的条件。 【必备知识】本题考查的知识点为受力分析、牛顿第二定律、运动学公式、动能定理等。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据题设情境画出示意图进行分析。 (2)推理论证能力:能对汽车进行受力与运动应用受力分析并结合几何关系及牛顿第二定律、运动学公式解决问题。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立滑块模板模型。 【例2】(2019·江苏卷,15)如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求: (1)A被敲击后获得的初速度大小vA; (2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB′; (3)B被敲击后获得的初速度大小vB。 【必备知识】本题考查的知识点为受力分析、牛顿第二定律、运动学公式。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据题设情境理解滑块的运动。 (2)推理论证能力:能正确滑块的受力与运动应用受力分析、牛顿第二定律、运动学公式解决问题。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立滑块模板模型、匀变速直线运动。 【例3】(2017·高考全国卷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: (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. 【必备知识】牛顿运动定律、匀变速直线运动规律 【关键能力】本题主要考查多过程问题,要特别注意运动过程中摩擦力的变化情况,A、B相对木板静止的运动时间不相等,应分阶段分析,前一阶段的末状态即后一阶段的初状态。 【例4】(2015·高考全国卷1)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4.5 m,如图(a)所示。t=0时刻开始,小物块与木板一起