新教材适用2024版高考物理一轮总复习第3章牛顿运动定律专题强化2板块模型课件

这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第3章牛顿运动定律专题强化2板块模型课件，共27页。PPT课件主要包含了专题强化二板块模型，ACD等内容，欢迎下载使用。

1．模型特点：滑块(视为质点)置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。2．位移关系：滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差Δx＝x1－x2＝L(或Δx＝x2－x1＝L)如图甲所示；滑块和木板反向运动时如图乙所示，位移之和Δx＝x2＋x1＝L。
3．分析滑块—木板模型时要抓住一个转折和两个关联
4．解决板块模型中速度临界问题的思维模板
类型1　水平面上的板块模型 如图所示，木板长L＝1 m，质量M＝2 kg，下表面与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1。木板左端有一个小滑块(可视为质点)质量m＝1 kg，滑块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4。开始时，木板与滑块都处于静止状态，现在给滑块一个水平向右的拉力F＝5 N，g取10 m/s2且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：(1)滑块的加速度；(2)滑块会不会与木板分离，若分离计算从开始运动到分离的时间。
[解析](1)假设二者之间发生相对滑动以滑块为研究对象受力分析如图甲所示
[答案]　(1)1 m/s2　(2)2 s
特别提醒：对于上面的问题，我们也可以假设滑块和木板之间不发生相对滑动。假设滑块和木板一起运动，受力分析如图：
拓展思考：上题中，如果把F减小到4.2 N，会有什么不同呢？
[答案]　二者以a＝0.4 m/s2的加速度相对静止一起做匀加速直线运动。
通过对比我们可以发现am【总结提升】该问题也可以换一个思考角度：(1)由于两个接触面均有摩擦，可以先分别算出最大静摩擦力，上表面的最大静摩擦力为F2＝μ2mg＝4 N，下表面的最大静摩擦力为F1＝μ1(M＋m)g＝3 N，所以外力F≤3 N时，木板和滑块均不动。(2)由于外力F作用在滑块上，对于木板而言，合外力为上、下表面摩擦力的合力，而上表面的摩擦力有最大值，此时木板具有最大加速度。在该题的情景中，完全可以先求木板具有的最大加速度，再求此时对应的外力F，若实际的外力大于该值，二者发生相对滑动；若实际的外力小于该值，二者相对静止。
速度，对应的外力满足F－μ1(M＋m)g＝(M＋m)aM，，解得F＝4.5 N。(3)综上所述，F≤3 N时，木板和滑块均不动；3 N4.5 N时，二者相对滑动。因此，解决类似的问题可以先找出临界条件，确定范围，再根据条件求解。
(1)为使物块不滑离木板，求力F应满足的条件；(2)若F＝37.5 N，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离。
[解析](1)对木板和物块，由牛顿第二定律F－(M＋m)gsin α＝(M＋m)a对物块，有Ff－mgsin α＝ma，Ff≤μmgcs α代入数据得F≤30 N(2)F＝37.5 N>30 N，物块与木板相对滑动，对于木板，有F－μmgcs α－Mgsin α＝Ma1对物块，有μmgcs α－mgsin α＝ma2设物块滑离木板所用的时间为t，由运动学公式
[答案]　(1)F≤30 N　(2)能　1.2 s　(3)0.9 m
〔专题强化训练〕1．(多选)(2023·福建厦门大学附属实验中学高三阶段练习)如图甲，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2 kg，现在滑块上施加一个F＝0.5t(N)的水平变力作用，从t＝0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．图乙中t2＝24 sB．木板的最大加速度为1 m/s2C．滑块与木板间的动摩擦因数为0.4D．木板与地面间的动摩擦因数为0.1
2．如图1所示，光滑斜面上有固定挡板A，斜面上叠放着小物块B和薄木板C、木板下端位于挡板A处，整体处于静止状态，木板C受到逐渐增大的沿斜面向上的拉力F作用时，木板C的加速度a与拉力F的关系图像如图2所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，则由图像可知( 　　)A．10 N[解析]由图像可知，当10 N15 N时木板的加速度变大，可知此时物块B和木板C发生相对滑动，A错误；对木板和物块的整体，当F＝10 N时，a＝0，则F＝(M＋m)gsin θ，当F＝15 N时，a＝2.5 m/s2，则有F－(M＋m)gsin θ＝(M＋m)a, fm－mgsin θ＝ma，联立可得M＋m＝2 kg，sin θ＝0.5，但是不能求解物块B和木板C之间的最大静摩擦力和木板C的质量，故B、C错误；因当F2＝15 N时，a＝2.5 m/s2此时木块和木板开始发生相对滑动，此时物块和木板之间的摩擦力达到最大，则对物块μmgcs θ－mgsin θ＝ma，联立方
3．(2023·山东高三专题练习)如图所示，在平台AD中间有一个光滑凹槽BC，凹槽内有一长木板。长木板左端与B点接触，右端与C点的距离l＝1.2 m。长木板的上表面水平且与平台AD平齐，一可视为质点的物块以v0＝6 m/s的水平初速度滑上长木板，当长木板的右端接触凹槽C端时，物块位于长木板的最右端。已知物块与长木板的质量分别为m1＝0.1 kg、m2＝0.2 kg，物块与长木板、平台间动摩擦因数分别为μ1＝0.4，μ2＝0.5，重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)长木板的长度s；(2)物块从滑上长木板到最终停止的时间t总。
[答案]　(1)3 m　(2)1.5 s
[解析](1)物块滑上木板，受到水平向左的摩擦力，由牛顿第二定律得μ1m1g＝m1a1，木板在光滑凹槽中，受到木块施加的水平向右的摩擦力，则有μ1m1g＝m2a2，解得a1＝4 m/s2，a2＝2 m/s2。故木块向右做匀减速运动，木板向右做匀加速运动，木板的位移为l′，设木块的位移为x1，由题意，位移关系x1＝l′＋s，共速时间为t，则有v0－a1t＝a2t，解得t＝1 s。