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2023届高考物理一轮复习：第四讲 牛顿第二定律的应用——板块、皮带模型课件PPT
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这是一份2023届高考物理一轮复习：第四讲 牛顿第二定律的应用——板块、皮带模型课件PPT，共24页。PPT课件主要包含了板块模型，隔AfmAa，aAm，aBm，mA+mBμg，水平面光滑，FfABf地，得F0，B永远静止，一起静止等内容，欢迎下载使用。
第四讲 牛顿第二定律的应用--板块模型、皮带模型
整体: F=(mA+mB)a
隔B: f=mBa
当f=fm=μmAg时相对滑动
F甲=(mA+mB)am
(mA+mB)am=
思考：A、B叠放在动摩擦因数为μ2的水平面上，两个物体的质量分别为mA、mB。动摩擦因数为μ1，对A施加一个水平拉力F，F从零开始增加的过程中，两物体如何运动？
若 μ1mAg<μ2(mA+mB)g，
F0-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a
F0-μ1mAg=mAa
若 μ1mAg>μ2(mA+mB)g，
AB一起加速直到分离。
0
整体：F乙-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)am
F乙=μ2(mA+mB)g+(mA+mB)μ1g
=(μ1+μ2)(mA+mB)g
高考真题演练(2021·全国乙卷)(多选)水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1，物块与木板间的动摩擦因数为μ2。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则( )
类型(一) 木板带动滑块运动的情形[例1] 如图所示，在光滑水平面上一质量M＝3 kg的平板车以v0＝1.5 m/s的速度向右匀速滑行，某时刻(开始计时)在平板车左端加一大小为8.5 N、水平向右的推力F，同时将一质量m＝2 kg的小滑块(可视为质点)无初速度地放在小车的右端，最终小滑块刚好没有从平板车上掉下来。已知小滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)两者达到相同速度所需的时间t；(2)平板车的长度L。
解(1)块：μmg＝ma1
板：F－μmg＝Ma2
a2＝1.5 m/s2
a1t＝v0＋a2t， 得：t＝3 s
思考：共速以后做什么运动
[针对训练]1．(2022·石家庄模拟)(多选)如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是( )A．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1B．当水平拉力F＝7 N时，长木板的加速度大小为3 m/s2C．当水平拉力F增大时，小滑块的加速度一定增大D．小滑块的质量m＝2 kg
am=μg=2m/s2
类型(二) 滑块带动木板运动的情形[例2] 有一项“快乐向前冲”的游戏可简化如下：如图所示，滑板长L＝1 m，起点A到终点线B的距离s＝5 m。开始滑板静止，右端与A平齐，滑板左端放一可视为质点的滑块，对滑块施一水平恒力F使滑板前进。滑板右端到达B处冲线，游戏结束。已知滑块与滑板间动摩擦因数μ＝0.5，地面视为光滑，滑块质量m1＝2 kg，滑板质量m2＝1 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)滑板由A滑到B的最短时间；(2)为使滑板能以最短时间到达B，水平恒力F的取值范围。
F1=(m1+m2)a2m
解:(1) μm1g＝m2a2m
a2m＝10 m/s2
F2－μm1g＝m1a1m
[规律方法] “滑块—木块”模型的解题策略
模型(二) 动力学中的传送带模型传送带模型问题两类分析角度：
类型(一) 水平传送带问题
[例1] 如图所示，一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带，下列说法正确的是( )A．物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间B．若v2＜v1，物体从左端滑上传送带必然先做加速运动，再做匀速运动C．若v2＜v1，物体从右端滑上传送带，则物体不可能到达左端D．若v2＜v1，物体从右端滑上传送带又回到右端，在此过程中物体先做减速运动，再做加速运动
[针对训练]1. 传送带被广泛地应用于车站，一水平传送带装置示意图如图所示，绷紧的传送带始终保持恒定的速率v运行，将行李无初速度地放在左端点A处。传送带的水平部分A、B间的距离为L，则( )A．行李在传送带上一直受到向右的滑动摩擦力B．行李在传送带上可能受到向右的静摩擦力C．行李在传送带上的时间可能等于D．行李在传送带上的时间一定大于
类型(二) 倾斜传送带问题
情境2:下传(v0＝0)
情境3：下传(v0≠0)
[例2] (2021·辽宁高考)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1＝0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α＝37°，转轴间距L＝3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2＝1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8。取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a；(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
μ>tanθ,可能先减后匀
(1) μmgcs370-mgsin370=ma
(2)假设能达到皮带速度 t1=
t总=t1+t2=4.5s
gsinθ+μgcsθ=a1=8
gsinθ-μgcsθ=a2=4
两条图线之间的面积表示什么意义？
第四讲 牛顿第二定律的应用--板块模型、皮带模型
整体: F=(mA+mB)a
隔B: f=mBa
当f=fm=μmAg时相对滑动
F甲=(mA+mB)am
(mA+mB)am=
思考：A、B叠放在动摩擦因数为μ2的水平面上，两个物体的质量分别为mA、mB。动摩擦因数为μ1，对A施加一个水平拉力F，F从零开始增加的过程中，两物体如何运动？
若 μ1mAg<μ2(mA+mB)g，
F0-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a
F0-μ1mAg=mAa
若 μ1mAg>μ2(mA+mB)g，
AB一起加速直到分离。
0
整体：F乙-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)am
F乙=μ2(mA+mB)g+(mA+mB)μ1g
=(μ1+μ2)(mA+mB)g
高考真题演练(2021·全国乙卷)(多选)水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1，物块与木板间的动摩擦因数为μ2。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则( )
类型(一) 木板带动滑块运动的情形[例1] 如图所示，在光滑水平面上一质量M＝3 kg的平板车以v0＝1.5 m/s的速度向右匀速滑行，某时刻(开始计时)在平板车左端加一大小为8.5 N、水平向右的推力F，同时将一质量m＝2 kg的小滑块(可视为质点)无初速度地放在小车的右端，最终小滑块刚好没有从平板车上掉下来。已知小滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)两者达到相同速度所需的时间t；(2)平板车的长度L。
解(1)块：μmg＝ma1
板：F－μmg＝Ma2
a2＝1.5 m/s2
a1t＝v0＋a2t， 得：t＝3 s
思考：共速以后做什么运动
[针对训练]1．(2022·石家庄模拟)(多选)如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是( )A．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.1B．当水平拉力F＝7 N时，长木板的加速度大小为3 m/s2C．当水平拉力F增大时，小滑块的加速度一定增大D．小滑块的质量m＝2 kg
am=μg=2m/s2
类型(二) 滑块带动木板运动的情形[例2] 有一项“快乐向前冲”的游戏可简化如下：如图所示，滑板长L＝1 m，起点A到终点线B的距离s＝5 m。开始滑板静止，右端与A平齐，滑板左端放一可视为质点的滑块，对滑块施一水平恒力F使滑板前进。滑板右端到达B处冲线，游戏结束。已知滑块与滑板间动摩擦因数μ＝0.5，地面视为光滑，滑块质量m1＝2 kg，滑板质量m2＝1 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)滑板由A滑到B的最短时间；(2)为使滑板能以最短时间到达B，水平恒力F的取值范围。
F1=(m1+m2)a2m
解:(1) μm1g＝m2a2m
a2m＝10 m/s2
F2－μm1g＝m1a1m
[规律方法] “滑块—木块”模型的解题策略
模型(二) 动力学中的传送带模型传送带模型问题两类分析角度：
类型(一) 水平传送带问题
[例1] 如图所示，一粗糙的水平传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带的左、右两端皆有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿水平面分别从左、右两端滑上传送带，下列说法正确的是( )A．物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间B．若v2＜v1，物体从左端滑上传送带必然先做加速运动，再做匀速运动C．若v2＜v1，物体从右端滑上传送带，则物体不可能到达左端D．若v2＜v1，物体从右端滑上传送带又回到右端，在此过程中物体先做减速运动，再做加速运动
[针对训练]1. 传送带被广泛地应用于车站，一水平传送带装置示意图如图所示，绷紧的传送带始终保持恒定的速率v运行，将行李无初速度地放在左端点A处。传送带的水平部分A、B间的距离为L，则( )A．行李在传送带上一直受到向右的滑动摩擦力B．行李在传送带上可能受到向右的静摩擦力C．行李在传送带上的时间可能等于D．行李在传送带上的时间一定大于
类型(二) 倾斜传送带问题
情境2:下传(v0＝0)
情境3：下传(v0≠0)
[例2] (2021·辽宁高考)机场地勤工作人员利用传送带从飞机上卸行李。如图所示，以恒定速率v1＝0.6 m/s运行的传送带与水平面间的夹角α＝37°，转轴间距L＝3.95 m。工作人员沿传送方向以速度v2＝1.6 m/s从传送带顶端推下一件小包裹(可视为质点)。小包裹与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8。取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：(1)小包裹相对传送带滑动时加速度的大小a；(2)小包裹通过传送带所需的时间t。
μ>tanθ,可能先减后匀
(1) μmgcs370-mgsin370=ma
(2)假设能达到皮带速度 t1=
t总=t1+t2=4.5s
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gsinθ-μgcsθ=a2=4
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