(小专题)动力学中常考的物理模型.ppt

第5课时 小专题 动力学中常考的物理模型 物理问题依赖于一定的物理模型 中学阶段涉及的物理模型众多 其中动力学中比较典型的有斜面模型 等时圆模型 传送带模型和滑块 滑板模型等 一般情况下 熟练地运用牛顿第二定律处理这些模型背景下的物理问题 是我们能力的体现 模型一斜面模型1 模型特征物理中的斜面 通常不是题目的主体 而只是一个载体 即处于斜面上的物体通常才是真正的主体 斜面既可能光滑 也可以粗糙 既可能固定 也可以运动 2 思维模板 图1 答案D 变式训练 1 为了使雨滴能尽快地淌离房顶 要设计好房顶的高度 设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动 那么如图所示的四种情况中符合要求的是 答案C 模型二等时圆模型1 模型特征 图2 1 质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等 如图2甲所示 2 质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等 如图2乙所示 3 两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点 质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等 如图2丙所示 2 思维模板 图3 答案B 变式训练 2 如图4所示 光滑细杆BC DC和AC构成矩形ABCD的两邻边和对角线 AC BC DC 5 4 3 AC杆竖直 各杆上分别套有一质点小球a b d a b d三小球的质量比为1 2 3 现让三小球同时从各杆的顶点由静止释放 不计空气阻力 则a b d三小球在各杆上滑行的时间之比为 A 1 1 1B 5 4 3C 5 8 9D 1 2 3 图4 解析本题考查等时圆知识 亦可用牛顿运动定律结合运动学知识解析 意在考查考生灵活选用物理规律解答物理问题的能力 由题可知A B C D恰好在以AC为直径的圆上 且C为最低点 由等时圆知识可知三小球在杆上运行时间相等 A对 答案A 模型三传送带模型1 模型特征 1 水平传送带模型 2 倾斜传送带模型 2 思维模板 典例3 多选 2014 四川卷 7 如图5所示 水平传送带以速度v1匀速运动 小物体P Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连 t 0时刻P在传送带左端具有速度v2 P与定滑轮间的绳水平 t t0时刻P离开传送带 不计定滑轮质量和摩擦 绳足够长 正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是 图5 解析设P与传送带之间的滑动摩擦力为Ff 绳子的拉力为FT P物体的运动图象可能为 1 v1 v2且Ff FT时 P从右端离开 如图甲所示 甲乙 2 v2 v1且Ff FT P先匀加速运动 再匀速 P从右端离开 如图乙所示 丙 若FT Ff时 先以a1减速运动 再以v1匀速运动 P从右端离开 如图丁所示 丁从以上分析可知选项B C正确 答案BC 分析传送带问题的关键是判断摩擦力的方向 要注意抓住两个关键时刻 一是初始时刻 根据物体速度v物和传送带速度v传的关系确定摩擦力的方向 二是当v物 v传时 判断物体能否与传送带保持相对静止 变式训练 3 如图6所示为粮袋的传送装置 已知A B两端间的距离为L 传送带与水平方向的夹角为 工作时运行速度为v 粮袋与传送带间的动摩擦因数为 正常工作时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带上 设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 重力加速度大小为g 关于粮袋从A到B的运动 以下说法正确的是 图6 A 粮袋到达B端的速度与v比较 可能大 可能小或也可能相等B 粮袋开始运动的加速度为g sin cos 若L足够大 则以后将以速度v做匀速运动C 若 tan 则粮袋从A端到B端一定是一直做加速运动D 不论 大小如何 粮袋从A端到B端一直做匀加速运动 且加速度a gsin 解析若传送带较短 粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动 到达B端时的速度小于v 若 tan 则粮袋先做匀加速运动 当速度与传送带的速度相同后 做匀速运动 到达B端时速度与v相同 若 tan 则粮袋先做加速度为g sin sin 的匀加速运动 当速度与传送带相同后做加速度为g sin sin 的匀加速运动 到达B端时的速度大于v 选项A正确 粮袋开始时速度小于传送带的速度 相对传送带的运动方向是沿传送带向上 所以受到沿传送带向下的滑动摩擦力 大小为 mgcos 根据牛顿第二定律得加速度 答案A 模型四滑块 滑板模型1 模型特征上 下叠放两个物体 并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 2 思维模板 典例4 如图7所示 物块A 木板B的质量均为m 10kg 不计A的大小 B板长L 3m 开始时A B均静止 现使A以某一水平初速度从B的最左端开始运动 已知A与B B与水平面之间的动摩擦因数分别为 1 0 3和 2 0 1 g取10m s2 1 若物块A刚好没有从B上滑下来 则A的初速度多大 2 若把木板B放在光滑水平面上 让A仍以 1 问中的初速度从B的最左端开始运动 则A能否与B脱离 最终A和B的速度各是多大 图7 变式训练 4 如图8所示 质量为M的长木板 静止放置在粗糙水平地面上 有一个质量为m 可视为质点的物块 以某一水平初速度从左端冲上木板 从物块冲上木板到物块和木板达到共同速度的过程中 物块和木板的v t图象分别如图中的折线acd和bcd所示 a b c d点的坐标为a 0 10 b 0 0 c 4 4 d 12 0 根据v t图象 g取10m s2 求 图8 1 物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a