内容正文:
专题突破三 动力学中的“板块”和“传送带”模型
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考点二
考点一
限时规范训练
1.两种常见类型
精讲导学——深化认知
考点一 “滑块-滑板”模型(能力考点)
类型图示 规律分析
长为L的木板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带动长为L的木板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
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2.关注“一个转折”和“两个关联”
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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,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1 s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1 s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10 m/s2。求:
例 1
图(a) 图(b)
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(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。
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[思路点拨] 过程分析如图所示。
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答案:(1)0.1 0.4 (2)6 m (3)6.5 m
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求解“滑块—木板”类问题的方法技巧
(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势),根据相对运动(或相对运动趋势)情况,确定物体间的摩擦力方向。
(2)准确地对各物体进行受力分析,并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度,结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况。
(3)速度相等是这类问题的临界点,此时往往意味着物体间的相对位移最大,物体的受力和运动情况可能发生突变。
规律方法
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1.(水平面上的“滑块—滑板”)(2023·江西上饶市第一次模拟)如图所示,一质量M=1 kg的长L=2.5 m的木板B静放于水平地面,一质量m=2 kg的小物块A静置于木板左端。如果给小物块A一水平向右的初速度v0=4 m/s,经过t=1 s 的时间A与B分离。已知重力加速度g=10 m/s2,小物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,小物块A可看作质点,求:
(1)A与B分离时,A的速度;
(2)木板与地面间的动摩擦因数μ2。
对点训练——提升能力
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答案:(1)2 m/s (2)0.1
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2.(斜面上的“滑块—滑板”)(2023·河南郑州市高三联考)如图所示,倾角为θ=37°的斜面固定在地面上,斜面光滑且足够长。其上有一质量为M=1 kg、长L=6 m的木板,木板厚度不计。在木板的左端有一个可以看作质点的质量为m=2 kg 的木块,木块与木板之间动摩擦因数μ=0.5。开始时二者都静止,现用平行于斜面向上的恒力F=30 N拉木块,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:
(1)经过多长时间木块从木板右端滑落?
(2)当木板相对斜面速度为零时,木板右端与木块之间的距离。
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(2)木块从木板右端滑落时,木块的速度为
v1=a1t=10 m/s
木板的速度为v2=a2t=4 m/s
木块从木板右端滑落后,对木块,根据牛顿第二定律得F-mgsin θ=ma1′,解得a1′=9 m/s2,木板运动的加速度a2′=gsin θ=6 m/s2
木板到相对斜面速度为零运动的时间为
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答案:(1)2 s (2)7.3 m
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3.(多个板块的组合模型)如图所示,两木板A、B并排放在地面上,A左端放一小滑块,滑块在F=6 N的水平力作用下由静止开始向右运动。已知木板A、B长度均为l=1 m,木板A的质量mA=3 kg,小滑块及木板B的质量均为m=1 kg,小滑块与木板A、B间的动摩擦因数均为μ1=0.4,木板A、B与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.1,重力加速度g= 10 m/s2。求:
(1)小滑块在木板A上运动的时间;
(2)木板B获得的最大速度。
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