第3章 专题突破六 动力学中三种典型物理模型(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第三章 运动与力的关系 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 1.了解“光滑斜面”模型的受力和运动特征,能够利用模型解决实际问题。2.能够正确分析“传送带”模型中物体的受力及运动情况,并能利用模型解决实际问题。3.能够正确分析“滑块-木板”模型中滑块和木板的受力及运动情况,并能利用模型解决实际问题。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 物体在光滑斜面由静止下滑,做匀加速直线运动,若斜面倾角为θ,其加速度为gsin θ。“光滑斜面”模型可分为等高斜面和同底斜面,等时圆模型是光滑斜面模型的衍生模型。 题型1　“光滑斜面”模型 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　等高斜面 如图甲所示,各斜面的高度h相同,物体沿各斜面下滑到底端的速度大小相等,均为v=;下滑到斜面底端的时间t= ,可知斜面倾角越大,下滑时间越短。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例1】　如图所示,一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑。下列说法正确的是(　　) A.滑到底端时的速度相同 B.滑到底端所用的时间相同 C.在倾角为30°的斜面上滑行的时间最短 D.在倾角为60°的斜面上滑行的时间最短 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由关系式v=可知,物体从高度相同的斜面滑到底端时的速度大小相等,但方向不同,A项错误;由关系式t=可知,物体在倾角θ=60°的斜面上滑行时间最短,B、C两项错误,D项正确。 答案　D 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　同底斜面 如图乙所示,各斜面的底边长度l相同,物体沿各斜面下滑到底端的时间t=2,可知斜面倾角为45°时,时间最短;倾角为45°+φ和45°-φ (φ<45°)所用时间相等。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例2】　一间新房即将建成,现要封顶,若要求下雨时落至房顶的雨滴能最快地淌离房顶(假设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动),则必须要设计好房顶的高度,下列四种情况中最符合要求的是(　　) 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　如图,设房顶宽为2b,高度为h,斜面倾角为θ。由图中几何关系有h=btan θ,由运动学关系可得t=,联立解得t=,可见,当θ=45°时,t最小,C项正确。 答案　C 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　等时圆模型 各斜面的顶端和底端在同一圆周上,且斜面的顶端在圆周的最高点(如图丙所示)或底端在圆周的最低点(如图丁所示),物体沿斜面下滑的时间t=(其中d为圆的直径),图戊可看成两个等时圆。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例3】　如图所示,ab、cd是竖直平面内两根固定的光滑细杆, a、b、c、d位于同一圆周上,b点为圆周的最低点,c点为圆周的最高点,若每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),将两滑环同时从a、c处由静止释放,用t1、t2分别表示滑环从a到b、从c到d所用的时间,则(　　) A.t1=t2 B.t1>t2 C.t1<t2 D.无法确定 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　设光滑细杆与竖直方向的夹角为α,圆周的直径为D,根据牛顿第二定律得滑环的加速度为a==gcos α,光滑细杆的长度为x=Dcos α,则根据x=at2得,t===,可见时间t与α无关,故有t1=t2,因此A项正确。 答案　A 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 传送带是生产生活中常用的一种工具,高中物理中对实际的传送带进行了抽象化处理,一般认为传送带的运动不受滑块的影响。传送带模型中要注意摩擦力的突变,这种突变发生在v物与v带相同的时刻,对于倾斜传送带模型还要分析mgsin θ与Ff的大小与方向。突变有三种:(1)滑动摩擦力消失;(2)滑动摩擦力突变为静摩擦力;(3)滑动摩擦力改变方向。 题型2　“传送带”模型 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　水平传送带模型 项目 图示 运动情况 判断方法 情景1 可能一直加速,也可能先加速后匀速 若≤l,物、带能共速 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 情景2 当v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速;当v0<v时,可能一直加速,也可能先加速再匀速 若≤l,物、带能共速 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 情景3 传送带较短时,滑块一直减速达到左端;传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端 若≤l,物块能返回 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例4】　(多选)如图所示,水平传送带A、B两端相距x=4 m,以v0= 4 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转,今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放在A端,由于煤块与传送带之间有相对滑动,会在传送带上留下划痕。已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度大小g取10 m/s2,则煤块从A运动到B的过程中(　　) A.煤块从A运动到B的时间是2.25 s B.煤块从A运动到B的时间是1.5 s C.划痕长度是0.5 m D.划痕长度是2 m 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据牛顿第二定律,煤块的加速度a==4 m/s2,煤块运动到速度与传送带速度相等时的时间t1==1 s,位移大小x1=a=2 m<x,此后煤块与传送带以相同的速度匀速运动直至B端,所以划痕长度即为煤块相对于传送带的位移大小,即Δx=v0t1-x1=2 m,C项错误,D项正确;x2=x-x1= 2 m,匀速运动的时间t2==0.5 s,煤块运动的总时间t=t1+t2=1.5 s,A项错误, B项正确。 答案　BD 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　倾斜传送带模型 【典例5】　(20分)如图所示,倾角为37°,长为l=16 m的传送带,转动速度为v=10 m/s,在传送带顶端A处无初速度释放一个质量为m=0.5 kg的物体,已知物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2。求: (sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间; (2)传送带逆时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　传送带模型中的图像问题 【典例6】　(多选)如图甲所示的水平传送带AB逆时针匀速转动,一物块沿曲面从一定高度处由静止开始下滑,以某一初速度从传送带左端滑上,在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(图中取向左为正方向,以物块刚滑上传送带时为计时起点)。已知传送带的速度保持不变,重力加速度g取10 m/s2。关于物块与传送带间的动摩擦因数μ及物块在传送带上运动第一次回到传送带左端的时间t,下列计算结果正确的是(　　) A.μ=0.4 B.μ=0.2 C.t=4.5 s D.t=3 s 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题图乙可得,物块做匀变速运动的加速度大小为a==2.0 m/s2,由牛顿第二定律得Ff=ma=μmg,则可得物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,A项错误,B项正确;在v-t图像中,图线与t轴所围面积表示物块的位移,则物块经减速、反向加速到与传送带相对静止,最后匀速运动回到传送带左端时,物块的位移为0,由题图乙可得物块在传送带上运动的总时间为4.5 s,C项正确,D项错误。 答案　BC 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.四种常见类型。 题型3　“滑块-木板”模型   典型图例 初始条件 终了可能状态 无外力 作用 (1)滑块静止。 (2)木板初速度为v (1)滑块停在木板上某位置。 (2)滑块恰好没有滑离木板。 (3)滑块滑离木板 (1)滑块初速度为v。 (2)木板静止 有外力 作用 (1)滑块、木板均静止。 (2)外力F作用在木板上 (1)滑块、木板均静止。 (2)外力F作用在滑块上 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.分析滑块-木板模型时要抓住一个转折和两个关联。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　无外力作用的“滑块-木板”模型 【典例7】　如图所示,一质量M=2 kg的长木板静止在水平地面上,某时刻一质量m=1 kg的小铁块以速度v=9 m/s从长木板的右端滑上长木板。已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.5,重力加速度g=10 m/s2,木板足够长,求: (1)铁块相对木板滑动时,铁块和木板各自的加速度大小; (2)木板在水平地面上滑行的总路程。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)铁块相对木板滑动时,设长木板的加速度大小为a1,铁块的加速度大小为a2,由牛顿第二定律,对于铁块可得Ff2=μ2mg=ma2, 对于长木板Ff2-Ff1=Ma1, Ff1=μ1(M+m)g, 解得a1=1 m/s2,a2=5 m/s2。 (2)设铁块和长木板相对运动的时间为t,则 v-a2t=a1t, 解得t=1.5 s, 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 该过程长木板运动的距离x1=a1t2, 解得x1=1.125 m, 设铁块刚和木板相对静止时速度大小为v',则有 v'=a1t=1.5 m/s, 经分析可知铁块与长木板速度相等后相对静止,一起在地面上做匀减速直线运动,设它们一起运动的加速度大小为a3,运动的距离为x2,则 μ1(M+m)g=(M+m)a3,x2=, 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解得x2=1.125 m。 故木板在地面上滑行的总路程x=x1+x2=2.25 m。 答案　(1)1 m/s2　5 m/s2　(2)2.25 m 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　有外力作用的“滑块-木板”模型 【典例8】　 如图所示,质量M=1 kg的木板A静止在水平地面上,在木板的左端放置一个质量m=1 kg的铁块B(大小可忽略),铁块与木板间的动摩擦因数μ1=0.3,木板长L=1 m,用F=5 N的水平恒力作用在铁块上,设铁块B与木板A间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。 (1)若水平地面光滑,计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动。 (2)若木板与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木板右端所用的时间。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)A、B之间的最大静摩擦力为 Ffm=μ1mg=0.3×1×10 N=3 N, 假设A、B之间不发生相对滑动, 对A、B整体:F=(M+m)a, 对A:FfAB=Ma, 解得FfAB=2.5 N, 因FfAB<Ffm,故A、B之间不发生相对滑动。 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)对B:F-μ1mg=maB, 对A:μ1mg-μ2(M+m)g=MaA, 据题意:xB-xA=L, xA=aAt2,xB=aBt2, 解得t= s。 答案　(1)见解析　(2) s 专题突破六　动力学中三种典型物理模型 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$