08 第1阶段 专题2 微专题3 应用力学三大观点解决“板—块”模型问题-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习课件（新教材）

第一阶段 突破核心　升华思维 微专题3　应用力学三大观点解决 “板—块”模型问题 专题二　能量与动量 1 【高考定位】　高考对本讲的命题借助“滑块—木板”模型，设置多个情境、多个过程，考查力学三大观点的综合应用。要善于将实际问题转化为物理模型，灵活运用整体法和隔离法，综合应用运动过程分析、动力学分析、动量和能量关系。 1．“板—块”模型的动力学问题 (1)系统内某一物体若受拉力F，需利用牛顿第二定律判定二者之间有无相对滑动。 (2)若有相对滑动，注意二者相对位移和对地位移之间的关系。 (3)注意滑块恰好不滑出木板的临界条件是二者共速。 2．“板—块”模型中的功能关系问题 (1)系统的功能关系分析：WF－fΔx＝ΔEk。 (2)系统的摩擦产生的内能：Q＝fΔx。 3．“板—块”模型中的动量问题 (1)单个物体，涉及时间的情况下，应用动量定理研究。 (2)对系统，合外力为0的情况下，应用动量守恒定律研究。 微专题3　 应用力学三大观点解决“板—块”模型问题 考向1　滑板与图像结合问题 [典例1]　(多选)(2023·湖北省宜昌市高三检测)如图所示，一质量为m的木块以v1的速率向右滑上以v2的速率在光滑水平地面上向左运动的薄木板，薄木板质量为M，已知m＜M。则在以后的运动过程 中，下列图像中可能正确的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D √ √ 微专题3　 应用力学三大观点解决“板—块”模型问题 BD　[规定向右为正方向，若v1＝v2，因m＜M，则系统的总动量p＝mv1－Mv2＜0，方向向左。开始阶段，木块向右做匀减速运动，木板向左做匀减速运动，当木块速度减至零时，木板仍向左运动，之后木块向左做匀加速运动，由μmg＝ma，得a＝μg，可知木块向右做匀减速运动与向左做匀加速运动的加速度大小相同，v-t图像为倾斜的直线，当两者速度相等时一起向左做匀速运动，故A错误，D正确；规定向右为正方向，根据动量守恒定律得mv1－Mv2＝(M＋m)v共，若mv1＝Mv2，v共＝0，B图是可能的，故B正确；木块与木板速度方向相反，两者之间存在滑动摩擦力，f＝μmg，则木块加速度大小为a1＝，木板加速度大小为a2＝，因为m<M，则a1>a2，则C图中图线斜率不符合，木块与木板以相反的方向只能做减速运动，不可能反向做匀速运动，故C错误。] 考向2　多次碰撞问题 [典例2]　(2023·山东省日照市一模)如图所示，“L”形平板B静置在地面上，物块A处于平板B上的O′点，O′点左侧粗糙，右侧光滑，光滑部分的长度d＝ 3.75 m。 用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在O′点正上方的O点。轻绳处于水平拉直状态，小球可视为质点，将小球由静止释放，第1次下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动，物块A以v0＝6 m/s 的速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞，一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度为零，此后再过0.75 s小球恰好第4次回到最低点。已知A的质量mA＝0.2 kg，B的质量mB＝0.6 kg，A与B的动摩擦因数μ1＝0.4，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.3，重力加速度g＝10 m/s2，π2＝10，整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求： 微专题3　 应用力学三大观点解决“板—块”模型问题 (1)A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小vA与vB； (2)从小球释放到小球第4次回到最低点，整个系统因摩擦产生的热量； (3)悬挂小球轻绳的长度。 微专题3　 应用力学三大观点解决“板—块”模型问题 [解析]　(1)设水平向右为正方向，因为O′点右侧光滑，由题意可知A与B发生弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律得mAv0＝mAvA＋mBvB， ＝ 代入数据联立解得vA＝－3 m/s，vB＝3 m/s 即A和B速度的大小均为3 m/s。 (2)碰后对B受力分析，由牛顿第二定律可知μ2(mA＋mB)g＝mBaB 解得aB＝4 m/s2 设B经过t1时间速度减为零，则0＝vB－aBt1 解得t1＝0.75 s 此过程A、B的位移分别为xA＝vAt1 xB＝ 解得xA＝2.25 m，xB＝1.125 m 根据位移关系有xA＋xB<d 又因为μ1mAg<μ2(mA＋mB)g 即A在减速之前B速度减为零，且不再运动，整个系统产生的热量为Q＝ 解得Q＝3.6 J。 (3)设A剩余匀速向左运动的时间为t2，则有d－xA－xB＝vAt2 解得t2＝0.125 s A减速运动的时间为t3，根据动量定理得－μ1mAgt3＝0－mAvA 解得t3＝0.75 s 小球和A碰撞后A向右匀速运动的时间为t0，则t0＝＝0.625 s 设小球做简谐运动的周期为T，摆长为L0