2020高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律专题四牛顿运动定律综合应用二教案.pdf
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1、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】1/14 2020高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律专题四牛顿运动定律综合应用二教案编 辑:_时 间:_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】2/14 突破等时圆模型1.模型特征(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,如图丙所示.2.思维模板 典例 1 如图所示,在倾角为 的斜面上方的 A点处放
2、置一光滑的木板 AB,B端刚好在斜面上.木板与竖直方向AC所成角度为,一小物块自A 端沿木板由静止滑下,要使物块滑到斜面的时间最短,则 与 角的大小关系应为()A.B.2C.D.2 解题指导 在 AC上选取一点 O,使 OA OB,以 O为圆心,OA为半径作圆,即可构造等时圆模型.解析 如图所示,在竖直线AC上选取一点 O为圆心,以适当的长度为半径画圆,使该圆过A点,且与斜面相切于B点.由等时圆知识可知,由 A 沿斜面滑到 B 所用时间比由 A到达斜面上其他各点所用时间都短.而COB,则.【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】3/14 答案 B 变式 1(20 xx 东北三省三校第一次
3、联考)如图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点.竖直墙上另一点B与 M的连线和水平面的夹角为60,C是圆环轨道的圆心.已知在同一时刻 a、b 两球分别由 A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道AM、BM运动到 M点;c 球由 C点自由下落到M点.则()A.a 球最先到达 M点B.b 球最先到达 M点C.c 球最先到达 M点D.b 球和 c 球都可能最先到达M点答案:C 解析:如图所示,令圆环半径为R,则 c 球由 C点自由下落到M点用时满足 Rgt,所以 tc;对于 a 球令 AM与水平面成 角,则 a 球下滑到 M用时满足 AM 2Rsin gsin t
4、,即 ta 2;同理b 球从 B点下滑到 M点用时也满足 tb 2(r 为过 B、M且与水平面相切于 M点的竖直圆的半径,rR).综上所述可得 tbtatc.突破传送带模型考向 1 水平传送带模型情景图示滑块可能的运动情况情景 1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景 2(1)v0v 时,一直匀速(2)v0v 时,可能一直减速,也可能先减速再匀速【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】4/14(3)v0v 时,返回时速度为v;当 v0v时,返回时速度为v0 典例 2(20 xx 广东中山模拟)(多选)如图甲所示的水平传送带 AB逆时针匀速转动,一物块沿曲面从一定高度处由静止开始下滑
5、,以某一初速度从传送带左端滑上,在传送带上由速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图乙所示(图中取向左为正方向,以物块刚滑上传送带时为计时起点).已知传送带的速度保持不变,重力加速度取g10 m/s2.关于物块与传送带间的动摩擦因数 及物块在传送带上运动第一次回到传送带左端的时间 t,下列计算结果正确的是()A.0.4 B.0.2C.t 4.5 s D.t 3 s 问题探究 (1)物体刚滑上传送带的速率和传送带的速率分别是多少?(2)物体在传送带上如何运动?提示(1)由 v-t 图象可知,物体刚滑上传送带的速率为4 m/s,传送带的速率为 2 m/s.(2)物体在传送带上先做匀减速运动,直
6、到速度减为零,然后反向加速,最后做匀速运动.解析 由题图乙可得,物块做匀变速运动的加速度大小为a2.0 m/s2,由牛顿第二定律得Ffma mg,则可得物块与传送带间的动摩擦因数0.2,A 错误,B正确;在 v-t图象中,图线与t【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】5/14 轴所围面积表示物块的位移,则物块经减速、反向加速到与传送带相对静止,最后匀速运动回到传送带左端时,物块的位移为0,由题图乙可得物块在传送带上运动的总时间为4.5 s,C正确,D错误.答案 BC 变式 2 如图所示,足够长的水平传送带静止时在左端做标记点 P,将工件放在 P 点.启动传送带,P 点向右做匀加速运动,
7、工件相对传送带发生滑动.经过 t1 2 s 时立即控制传送带,P点做匀减速运动,再经过 t2 3 s 传送带停止运行,测得标记点P通过的距离 x015 m.(1)求传送带的最大速度;(2)已知工件与传送带的动摩擦因数0.2,重力加速度取g10 m/s2,求整个过程中工件运动的总距离.答案:(1)6 m/s(2)12.5 m解析:(1)设传送带的最大速度为vm根据匀变速直线运动规律x0 x1x2(t1 t2)代入数据解得 vm 6 m/s传送带减速运动中a1 2 m/s2.(2)以工件为研究对象,由牛顿第二定律:mg ma2解得工件的加速度a2g2 m/s2设经时间 t 工件与传送带速度v 相等
8、va2tvvm a1(t t1)解得 t 2.5 s,v5 m/s【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】6/14 t 2.5 s 内工件的位移 x1t 6.25 m工件与传送带速度v 相等后,设二者相对静止则工件受到的摩擦力大小Ff m|a1|m 2 m/s2工件与传送带之间的最大静摩擦力Ffm mg m 2 m/s2Ff所以二者一起减速运动到静止减速过程工件的位移x2(t1 t2 t)6.25 m解得工件的位移 xx1x212.5 m.考向 2 倾斜传送带模型情景图示滑块可能的运动情况情景 1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景 2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3
9、)可能先以 a1加速后以 a2加速情景 3(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先加速后匀速(4)可能先减速后匀速(5)可能先以 a1加速后以 a2加速情景 4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速 典例 3 如图所示,倾角为37、长为 l 16 m 的传送带,转动速度为 v10 m/s,在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m0.5 kg 的物体,已知物体与传送带间的动摩擦因数0.5,取 g10 m/s2.求:(sin 37 0.6,cos 37 0.8)【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】7/14(1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端 B
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