专题提升 传送带模型 板块模型 课件 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理课件围绕牛顿运动定律，系统梳理了传送带模型（水平、倾斜方向）和板块模型的核心内容，通过表格归纳不同情境下物体运动情况，结合受力分析、运动分析及典型例题，构建起“知识归纳-规律总结-对点演练”的完整知识网络。 其亮点在于聚焦科学思维培养，通过模型建构（传送带、板块典型模型）和科学推理（临界判断、运动图像分析），设计分层练习（如水平传送带例题到倾斜传送带变式训练），既夯实基础又提升综合应用能力，助力教师精准教学，促进学生高效复习。

第四章　牛顿运动定律 专题提升　传送带模型　板块模型 学 习 目 标 1.会对传送带上的物体进行受力分析、运动分析. (科学思维) 2.会用运动图像、临界判断等方法分析传送带上物体的运动.(科学思维) 3.能用隔离法、整体法、临界判断以及牛顿运动定律分析板块问题.(科学思维) 4.建立传送带和板块问题的典型模型.(科学思维) 重难探究·能力素养全提升 探究点一　水平方向的传送带问题 知识归纳 水平方向的传送带问题 水平方向的传送带主要有以下几种情境 (条件说明:传送带以速度v匀速运行,v0为物体进入传送带的初速度). 类型 图示 物体运动情况 水 平 传 送 带   (v0=0) (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 类型 图示 物体运动情况 水 平 传 送 带   (v0≠0且与v同向) (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   (v0≠0且与v反向) (1)传送带较短时,滑块一直减速到达左端 (2)传送带较长时,滑块先向左运动,减速到零后再向右运动,回到右端 典例剖析 【例题1】 传送带是日常搬运物品的工具,例如机场行李的搬运.行李箱轻放到速度v=0.8 m/s的水平传送带上,行李箱与传送带之间的动摩擦因数μ=0.4,传送带足够长,g取10 m/s2,则行李箱(　　) A.刚放上传送带时,受到的滑动摩擦力 方向水平向左 B.一直做匀加速直线运动 C.加速过程的时间为0.4 s D.在传送带上留下的摩擦痕迹长度为0.08 m D 解析 行李箱刚放上传送带时,相对于传送带水平向左运动,故受到的滑动摩擦力方向水平向右,故A错误; 行李箱先做匀加速直线运动,加速到0.8 m/s后,做匀速直线运动,故B错误; 规律总结　分析水平传送带问题的注意事项 (1)摩擦力的突变和物体运动状态的变化.摩擦力的突变,常常导致物体的受力情况和运动性质的突变. (2)静摩擦力达到最大值,是物体和传送带恰好保持相对静止的临界状态. (3)物体与传送带的速度达到相同时,滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力变为零或变为静摩擦力). 对点演练 1.(多选)(2025四川成都高一月考)如图甲所示,一小物块从水平转动的传送带的右侧滑上传送带,固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块的位移s随时间t的变化关系如图乙所示.已知图线在前3 s内为二次函数,在3~4.5 s内为一次函数,取向左运动的方向为正方向,传送带的速度保持不变,g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　) A.传送带沿逆时针方向转动 B.小物块与传送带之间的划痕长度为9 m C.小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2 D.小物块滑上传送带的初速度大小为2 m/s BC 解析 s-t图像的斜率表示速度,根据图像可知物体的速度先减小到零,后反向增加,最后匀速运动,则传送带沿顺时针方向转动,A错误;3~4.5 s内为一次函数,说明在此时间内物块与传送带共速,有v= m/s=2 m/s,0~2 s物块向左运动4 m,传送带向右运动位移s1=vt1=2×2 m=4 m,此段时间的划痕Δs1=4 m+4 m=8 m,在2~3 s物块向右匀加速1 m,传送带向右运动的位移s2=vt2=2×1 m=2 m,此段时间的划痕Δs2=2 m-1 m=1 m,总划痕为Δs=Δs1+Δs2=9 m,故B正确;由图乙可知在2~3 s内物块向右匀加速的位移大小为s3=1 m,由s3=,得a=2 m/s2,由牛顿第二定律有μmg=ma,得μ=0.2,故C正确;由图乙可知0~2 s内物块向左运动的位移大小为s4=4 m,由s4=,得v0=1 m/s,故D错误.故选BC. 探究点二　倾斜方向的传送带问题 知识归纳 倾斜方向的传送带问题 倾斜方向的传送带主要有以下几种情境(条件说明:传送带以速度v匀速运行,v0为物体进入传送带的初速度). 类型 图示 物体运动情况 倾 斜 传 送 带   (倾斜向上传送) (1)可能一直加速; (2)可能先加速后匀速   (倾斜向下传送) (1)可能一直加速; (2)可能先加速后匀速(μ≥tan θ); (3)可能先以a1加速再以a2加速(μ<tan θ,a1>a2) 典例剖析 【例题2】 如图所示,传送带与水平地面的夹角为θ=37°①,AB的长度为64 m②,传送带以20 m/s的速度沿逆时针方向转动,在传送带上端A点无初速度地放上一个质量为8 kg的物体③(可视为质点),它与传送带之间的动摩擦因数为0.5④,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求物体从A点运动到B点所用的时间.  教你析题 读取题干 获取信息 ① 传送带倾角 ② 传送带长度 ③ 物体的质量和初速度 ④ 物体与传送带间有摩擦力 教你破题 解析 开始时物体下滑的加速度a1=g(sin 37°+μcos 37°)=10 m/s2 运动到与传送带共速的时间为t1= s=2 s 下滑的距离s1=a1=20 m 由于tan 37°=0.75>0.5 故物体2 s后继续加速下滑, 且此时a2=g(sin 37°-μcos 37°)=2 m/s2 根据s2=vt2+a2,又s2=L-s1=44 m 解得t2=2 s 故物体从A点运动到B点所用时间t=t1+t2=4 s. 答案 4 s 对点演练 2.(2025陕西渭南高一期末)如图所示为某建筑工地的传送装置,长为L=6 m、倾角θ=24°的传送带倾斜地固定在水平面上,以恒定的速率v0=8 m/s顺时针转动,质量m=1 kg的工件(可视为质点)无初速度地放在传送带的顶端,经过一段时间工件运动到传动带的底端,工件与传送带之间的动摩擦因数为μ=,取cos 24°=0.9,sin 24°=0.4,重力加速度g取10 m/s2, 则下列说法正确的是(　　) A.工件由顶端到底端的时间为1 s B.若工件与传送带共速时传送带立即改为逆时针转动,则工件由顶端到底端的时间将变长 C.工件在传送带上留下的痕迹长度为3 m D.调整转速,工件从顶端到底端的最短时间为 s D 解析 工件轻放在传送带上,受到沿传送带向下的滑动摩擦力,由牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcos θ=ma,得a=8 m/s2,工件与传送带共速的时间 t1= s=1 s,在t1内工件的位移s1==4 m,传送带的位移s2=v0t1=8 m,此后由于tan θ=μ,所以之后工件做匀速直线运动,再经t2到底端,有t2==0.25 s,工件由顶端到底端的时间为t=t1+t2=1.25 s,划痕为Δs=s2-s1 =4 m,故A、C错误;因为tan θ=μ,若工件与传送带共速时立马将传送带改为逆时针转动,工件受重力沿传送带向下的分力mgsin θ与沿传送带向上的滑动摩擦力μmgcos θ大小相等,故工件还是以传送带速度向下做匀速直线运动,到达底端时间不变,故B错误;当传送带的速度足够大,可使工件从顶端 到底端全程加速下滑,此时工件从顶端到底端用时最短,设为tm,则L=,解得tm= s,故D正确. 探究点三　板块问题 知识归纳 1.模型概述:一个物体在另一个物体上,两者之间有相对运动.问题涉及两个物体、多个过程,两物体的运动速度、位移间有一定的关系. 2.滑块—木板模型的三个基本关系 加速度 关系 如果滑块与木板之间没有发生相对运动,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度;如果滑块与木板之间发生相对运动,应采用“隔离法”分别求出滑块与木板运动的加速度.应找出滑块与木板是否发生相对运动等隐含条件 速度 关系 滑块与木板之间发生相对运动时,明确滑块与木板的速度关系,从而确定滑块与木板受到的摩擦力.应注意当滑块与木板的速度相同时,摩擦力会发生突变的情况 位移 关系 滑块与木板叠放在一起运动时,应仔细分析滑块与木板的运动过程,明确滑块与木板对地的位移和滑块与木板之间的相对位移之间的关系 3.关注两物体的运动 (1)地面光滑,只要有其他水平外力,木板就会运动. (2)地面不光滑,木块能否运动,取决于地面所给的最大静摩擦力. (3)最大静摩擦力决定了被动物体的最大加速度值. 典例剖析 【例题3】 如图所示,在光滑的水平地面①上有一个长为0.64 m、质量为4 kg的木板A②,在木板的左端有一个大小不计、质量为2 kg的小物体B,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2③,g取10 m/s2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当对B施加水平向右的力F=10 N④时,求:  (1)A和B的加速度大小; (2)B从A的左端运动到右端所用的时间. 教你析题 读取题干 获取信息 ① 地面摩擦力为零 ② A、B间的最大相对位移为0.64 m ③ A、B之间的最大静摩擦力 ④ 给B施加了一个动力 教你破题 获取题目关键信息→明确运动情境:小物块、木板分别以不同的加速度向右做匀加速运动→选择规律:牛顿第二定律、运动学公式 　　　　　　　　　　　　　　↓ 1.分别对A、B进行受力分析,A、B间为滑动摩擦力. 2.由合力求出A、B相对应的加速度. 3.画A、B运动过程图,通过A、B位移关系求B从A的左端运动到右端所用的时间 解析 (1)A、B间的滑动摩擦力f=μmBg=4 N 以B为研究对象,根据牛顿第二定律得 F-f=mBaB 得aB==3 m/s2 以A为研究对象,根据牛顿第二定律得f'=mAaA 由牛顿第三定律得f'=f 解得aA=1 m/s2. (2)设将B从A的左端拉到右端所用时间为t,A、B在这段时间内发生的位移分别为sA和sB,其关系如图所示 sB-sA=L 联立解得t=0.8 s. 答案 (1)1 m/s2　3 m/s2　(2)0.8 s 规律方法　“滑块—木板”模型的分析技巧 (1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度. (2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意:滑块和木板的位移都是相对地面的位移. 对点演练 3.(多选)(2025河南南阳高一月考)如图所示,一足够长的木板在水平地面上运动,在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板的右端,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.在物块放到木板上之后,木板和物块运动的v-t图像可能是(　　) BD 解析 物块与木板的质量相等,设为m,物块与木板间动摩擦因数设为μ1,木板与地面间动摩擦因数设为μ2,物块轻放到木板的右端后,对物块受力分析有μ1mg=ma1,解得a1=μ1g,物块向右加速,对木板受力分析有μ1mg+μ22mg=ma2,解得a2=μ1g+2μ2g,木板向右减速,且a2>a1,故A错误;设经时间t共速,共速时的速度为v,共速前对物块有v=a1t,解得t=,若共速后两者相对静止,对整体受力分析有μ22mg=2ma,解得a=μ2g,减速至0所需时间为t'=,若μ1=μ2,两段时间相等,故B正确;若共速后两者相对滑动,物块加速度仍为a1,但开始减速,对木板有μ22mg-μ1mg=ma3,解得a3=2μ2g-μ1g,显然a3<a1,故C错误,D正确.故选BD. 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 1.(倾斜传送带)(多选)(2025吉林高一期末)如图,倾斜传送带AB以恒定速率v0逆时针转动,一可视为质点的滑块以平行于传送带向下的初速度v(v0≠v)滑上A点.滑块与传送带间的动摩擦因数恒定,不计传送带滑轮的尺寸,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.若用t表示时间,用vt表示滑块的速度大小,滑块从A滑向B运动过程的v-t图像可能是(　　) AC 1 2 3 4 解析 当v<v0,且滑块在斜面上受到的滑动摩擦力f=μmgcos θ<mgsin θ时,在达到相同速度前,滑块受到重力、支持力和沿斜面向下的摩擦力,根据牛顿第二定律可得mgsin θ+μmgcos θ=ma1,解得a1=gsin θ+μgcos θ,当速度达到传送带速度后,滑块受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力,根据牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma2,解得a2=gsin θ-μgcos θ,当f=μmgcos θ> mgsin θ时,滑块达到传送带速度后,随传送带一起匀速运动,故B错误,C正确;当v>v0,且滑块在斜面上受到的滑动摩擦力f=μmgcos θ<mgsin θ时,根据牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma3,解得a3=gsin θ-μgcos θ,滑块一直做加速运动,当f=μmgcos θ>mgsin θ时,滑块先做减速运动,减速至达到传送带速度后,随传送带一起匀速运动,故A正确,D错误.故选AC. 1 2 3 4 2.(水平传送带)(多选)机场和火车站的安全检查仪如图甲所示,用于对旅客的行李进行安全检查.其传送装置可简化为如图乙所示的模型,紧绷的传送带始终保持v=1 m/s的恒定速率运行,旅客把行李无初速度地放在A处,设行李与传送带之间的动摩擦因数为0.1,A、B间的距离为2 m,重力加速度g取10 m/s2.若旅客把行李无初速度地放到传送带的同时以1 m/s的恒定速率平行于传送带走到B处取行李,则(　　) A.旅客与行李同时到达B处 B.旅客提前0.5 s到达B处 C.行李从A运动到B过程一直受到 向左的摩擦力 D.行李相对传送带滑动的距离是0.5 m BD 1 2 3 4 解析 行李无初速度地放在传送带上,传送带对行李向左的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直 1 2 3 4 3.(地面光滑的板块问题)(多选)如图所示,光滑水平面上,水平恒力F拉小车和木块一起做匀加速直线运动,它们的加速度都等于a.已知小车质量为m0,木块质量为m,木块与小车间的动摩擦因数为μ.则在运动过程中(　　) A.木块受到的摩擦力向左 B.木块受到的摩擦力大小为μmg C.木块受到的合力大小为ma D.恒力F大小为m0a AC 1 2 3 4 甲 乙 1 2 3 4 4.(地面不光滑的板块问题)如图所示,质量为m的物体A和质量为2m的物体B叠放在一起静止不动,A、B之间动摩擦因数为μ1,B与地面之间动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,现给A施加一水平拉力F,使得两物体一起向右加速运动,下列关于μ1、μ2的关系可能正确的是(　　) A.4μ1=μ2 B.3μ1=μ2 C.μ1=3μ2 D.μ1=4μ2 D 解析 根据题意可知,只有当A、B之间的摩擦力大于B与地面之间的摩擦力才能实现两物体一起向右运动,即μ1mg>μ2·3mg,即μ1>3μ2,故选D. 根据牛顿第二定律a==μg=4 m/s2, 行李箱加速过程的时间为t==0.2 s,故C错误; 行李箱在传送带上留下的摩擦痕迹长度为s=vt-at2=0.08 m,故D正确. 则有sA=aAt2 sB=aBt2 线运动,加速运动时a=μg=1 m/s2,行李加速的时间t1==1 s,达到共同速度 的过程中,行李的位移大小为s1=t1=0.5 m,此后行李匀速运动,行李受到的 摩擦力为零,t2==1.5 s,行李到达B处共用时2.5 s,旅客到达B处用时 t==2 s,故B正确,A、C错误;行李加速运动过程中,传送带运动的距离 为s0=vt1=1 m,行李相对传送带滑动的距离为Δs=s0-s1=0.5 m,故D正确. 解析 把小车和木块看成一个整体,受力分析如图甲所示,根据牛顿第二定 律得a=,木块水平方向只受静摩擦力,不是滑动摩擦力,受力分析如图 乙所示,根据牛顿第二定律得f=ma=,故A正确,B错误;对木块,由牛 顿第二定律得F合=ma,故C正确;由以上分析可知F=(m0+m)a,故D错误. $