2022-2023年高考物理二轮复习 第2篇必考模型1维度1涉及牛顿运动定律的板块模型课件

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如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB′;(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。【标准解答】
【解析】 (1)由牛顿运动定律知,A加速度的大小aA=μg由匀变速直线运动规律有2aAL= 解得vA= (2)设A、B的质量均为m对齐前,B所受合外力大小F=3μmg由牛顿运动定律F=maB,得aB=3μg对齐后,A、B所受合外力大小F′=2μmg由牛顿运动定律F′=2maB′,得aB′=μg
(3)设敲击B后经过时间t,A、B达到共同速度v,位移分别为xA、xB,A加速度的大小等于aA则v=aAt,v=vB-aBtxA= aAt2,xB=vBt- aBt2且xB-xA=L解得vB=2答案:(1) 　 (2)3μg　μg　(3)2
【真题解码】(1)审题拆过程:
(3)命题陷阱点:陷阱1:B与地面间的最大静摩擦力与A与B之间的摩擦力的大小关系;陷阱2:两物体相对运动的方向的判定;陷阱3:两物体的位移关系的判定。
1.如图所示,倾角α=30°的足够长光滑斜面固定在水平面上,斜面上放一长L=1.8 m、质量M=3 kg的薄木板,木板的最右端叠放一质量m=1 kg的小物块,物块与木板间的动摩擦因数μ= 。对木板施加沿斜面向上的恒力F,使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动。设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。
(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M、m,由牛顿第二定律可知,F-(M+m)gsinα=(M+m)a对m,有f-mgsinα=ma,若物块不滑离木板,则两者不发生相对滑动,此时满足f≤μmgcsα代入数据得F≤30 N
(2)当F=37.5 N>30 N时,物块与木板相对滑动,对于M,有F-μmgcsα-Mgsinα=Ma1对m,有μmgcsα-mgsinα=ma2设物块滑离木板所用的时间为t,由运动学公式 a1t2- a2t2=L代入数据得t=1.2 s物块离开木板时的速度v=a2t-2gsinα·s=-v2代入数据得s=0.9 m答案:(1)F≤30 N(2)物块能滑离木板　1.2 s　0.9 m
2.如图甲所示,地面上有一长为l=1 m,高为h=0.8 m,质量M=2 kg的木板,木板的右侧放置一个质量为m=1 kg的木块(可视为质点),已知木块与木板之间的动摩擦因数为μ1=0.4,木板与地面之间的动摩擦因数为μ2=0.6,初始时两者均静止。现对木板施加一水平向右的拉力F,拉力F随时间t的变化如图乙所示,取g=10 m/s2。求:
(1)前2 s木板的加速度大小;(2)木块落地时距离木板左侧的水平距离Δs。
2.【解析】(1)设木块在木板上滑行的最大加速度为a1,则μ1mg=ma1,解得:a1=4 m/s2保持木块与木板一起做匀加速运动的最大拉力Fm=μ2(M+m)g+(M+m)a1=30 N。因F1=24 NFm=30 N,木块和木板发生相对滑动,木块加速度为a1,木板加速度为a2,则F2-μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2经时间t2二者分离,此时由运动学知识可得:vt2+ -(vt2+ )=l解得:a2=6 m/s2,t2=1 s
此时木块的速度v块=v+a1t2木板的速度:v板= v+a2t2设木块与木板分离至滑落到地的时间为t3,由平抛运动知识可得:h= 在木块与木板分离至落到地面的时间t3内,木块在水平方向向前运动的位移为:x块=v块t3