1、能力突破能力突破物理问题依赖于一定的物理模型，中学阶段涉及的物理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、传送带模型和滑块圆模型、传送带模型和滑块滑板模型等，一般情况滑板模型等，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。理问题，是我们能力的体现。第第5讲讲( (小专题小专题) )动力学中常考的物理模型动力学中常考的物理模型能力突破能力突破模型一斜面模型模型一斜面模型斜面模型是中学物理中最常见的模型之
2、一，中学物理教斜面模型是中学物理中最常见的模型之一，中学物理教学中有一句名言：无斜面不成高考，意思是历年高考试学中有一句名言：无斜面不成高考，意思是历年高考试题中，必定有以斜面为背景的试题存在，而凡是有斜面题中，必定有以斜面为背景的试题存在，而凡是有斜面的地方，几乎都涉及牛顿第二定律的应用。所以必须掌的地方，几乎都涉及牛顿第二定律的应用。所以必须掌握最基本的斜面模型。握最基本的斜面模型。能力突破能力突破1模型特征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，斜面既体，即处于斜面上的物体通常才是真正的
3、主体，斜面既可能光滑，也可以粗糙；既可能固定，也可以运动。可能光滑，也可以粗糙；既可能固定，也可以运动。2思维模板思维模板能力突破能力突破图图1 1升的最大高度记为升的最大高度记为h。重力加速度大小为。重力加速度大小为g。物块与斜坡。物块与斜坡间的动摩擦因数和间的动摩擦因数和h分别为分别为 ()能力突破能力突破答案答案D能力突破能力突破【变式训练变式训练】1为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，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图所示的四种情况中
4、符合要求的是 ()能力突破能力突破答案答案C能力突破能力突破模型二等时圆模型模型二等时圆模型1模型特征模型特征图图2能力突破能力突破(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，如图环的最低点所用时间相等，如图2甲所示；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，如图到下端所用时间相等，如图2乙所示；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
5、开始滑到下端所用时间相等，如图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。丙所示。能力突破能力突破2思维模板思维模板能力突破能力突破【典例典例2】如图如图3所示，在倾角为所示，在倾角为的斜的斜面上方的面上方的A点处旋转一光滑的木板点处旋转一光滑的木板AB，B端刚好在斜面上，木板与竖直端刚好在斜面上，木板与竖直方向方向AC所成角度为所成角度为，一小物块由，一小物块由A端沿木板由静止滑下，要使物块滑到端沿木板由静止滑下，要使物块滑到斜面的时间最短，则斜面的时间最短，则与与的角的大小的角的大小关系关系()图图3能力突破能力突破答案答案B能力突破能力突破【变式训练变式训练】2如图如图
6、4所示，光滑细杆所示，光滑细杆BC、DC和和AC构成矩构成矩形形ABCD的两邻边和对角线，的两邻边和对角线，AC BC DC 5 4 3，AC杆竖直，各杆上分别套有一杆竖直，各杆上分别套有一质点小球质点小球a、b、d，a、b、d三小球的质量比三小球的质量比为为1 2 3，现让三小球同时从各杆的顶点，现让三小球同时从各杆的顶点由静止释放，不计空气阻力，则由静止释放，不计空气阻力，则a、b、d三三小球在各杆上滑行的时间之比为小球在各杆上滑行的时间之比为 ()图图4A1 1 1 B5 4 3C5 8 9 D1 2 3能力突破能力突破解析解析本题考查等时圆知识，亦可用牛顿运动定律结合运动本题考查等时圆
7、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。由题可知的能力。由题可知A、B、C、D恰好在以恰好在以AC为直径的圆上，为直径的圆上，且且C为最低点，由等时圆知识可知三小球在杆上运行时间相为最低点，由等时圆知识可知三小球在杆上运行时间相等，等，A对。对。答案答案A能力突破能力突破模型三传送带模型模型三传送带模型1模型特征模型特征(1)水平传送带模型水平传送带模型项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况情景情景1(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速情景情景2
8、(1)v0v时，可能一直减速，也可能时，可能一直减速，也可能先减速再匀速先减速再匀速(2)v0v返回时速度返回时速度为为v，当，当v0v返回时速度为返回时速度为v0能力突破能力突破(2)倾斜传送带模型倾斜传送带模型项目项目图示图示滑块可能的运动情况滑块可能的运动情况情景情景1(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速情景情景2(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后匀速可能先加速后匀速(3)可能先以可能先以a1加速后以加速后以a2加加速速能力突破能力突破2思维模板思维模板能力突破能力突破【典例典例3】(多选多选)(2014四川卷四川卷，7)如图如图5所所示，水
9、平传送带以速度示，水平传送带以速度v 1匀速运动，小匀速运动，小物体物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，绳相连，t0时刻时刻P在传送带左端具有速在传送带左端具有速度度v 2，P与定滑轮间的绳水平，与定滑轮间的绳水平，tt0时刻时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦，图图5绳足绳足够长。正确描述小物体够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能速度随时间变化的图象可能是是 ()能力突破能力突破解析解析设设P与传送带之间的滑动摩擦力为与传送带之间的滑动摩擦力为f，绳子的拉力为，绳子的拉力为T，P物体的运动图象可能为物体的运动图象
10、可能为(1)v1v2且且fT时，时，P从右端离开；从右端离开；(2) v2v1且且fT，P先匀加速运动，再匀速，先匀加速运动，再匀速，P从右端离开；从右端离开；能力突破能力突破能力突破能力突破若若Tf时，先以时，先以a1减速运动，再以减速运动，再以v1匀速运动，匀速运动，P从右端离从右端离开。开。从以上分析可知选项从以上分析可知选项B、C正确。正确。答案答案BC能力突破能力突破分析传送带问题的关键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，根据物体速度时刻，根据物体速度v物物和传送带速度和传送带速度v传传的关
11、系确定摩擦力的关系确定摩擦力的方向，二是当的方向，二是当v物物v传传时，判断物体能否与传送带保持相时，判断物体能否与传送带保持相对静止。对静止。能力突破能力突破【变式训练变式训练】3如图如图6所示为粮袋的传送装置，已知所示为粮袋的传送装置，已知A、B两端间的距离为两端间的距离为L，传送带与水平方向，传送带与水平方向的夹角为的夹角为，工作时运行速度为，工作时运行速度为v ，粮袋，粮袋与传送带间的动摩擦因数为与传送带间的动摩擦因数为，正常工作，正常工作时工人在时工人在A端将粮袋放到运行中的传送带端将粮袋放到运行中的传送带图图6上。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大上。设最大静摩擦力与
12、滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为小为g。关于粮袋从。关于粮袋从A到到B的运动，以下说法正确的是的运动，以下说法正确的是 ()能力突破能力突破A粮袋到达粮袋到达B端的速度与端的速度与v比较，可能大，可能小或也可能比较，可能大，可能小或也可能相等相等B粮袋开始运动的加速度为粮袋开始运动的加速度为g(sin cos )，若，若L足够大，足够大，则以后将以速度则以后将以速度v做匀速运动做匀速运动C若若tan ，则粮袋从，则粮袋从A端到端到B端一定是一直做加速运动端一定是一直做加速运动D不论不论大小如何，粮袋从大小如何，粮袋从A端到端到B端一直做匀加速运动，端一直做匀加速运动，且加速度且加速度ags
13、in 能力突破能力突破答案答案A能力突破能力突破模型四滑块模型四滑块滑板模型滑板模型1模型特征模型特征上、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。下发生相对滑动。能力突破能力突破2思维模板思维模板能力突破能力突破【典例典例4】如图如图7所示，物块所示，物块A、木板、木板B的质量均为的质量均为m10 kg，不计，不计A的大的大小，小，B板长板长L3 m。开始时。开始时A、B均均图图7静止。现使静止。现使A以某一水平初速度从以某一水平初速度从B的最左端开始运动。的最左端开始运动。已知已知A与与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为与
14、水平面之间的动摩擦因数分别为10.3和和20.1，g取取10 m/s2。(1)若物块若物块A刚好没有从刚好没有从B上滑下来，则上滑下来，则A的初速度多大？的初速度多大？(2)若把木板若把木板B放在光滑水平面上，让放在光滑水平面上，让A仍以仍以(1)问中的初速问中的初速度从度从B的最左端开始运动，则的最左端开始运动，则A能否与能否与B脱离？最终脱离？最终A和和B的速度各是多大？的速度各是多大？能力突破能力突破能力突破能力突破能力突破能力突破【变式训练变式训练】4如图如图8甲所示，质量为甲所示，质量为M的长木板，静止放置在粗糙水平的长木板，静止放置在粗糙水平地面上，有一个质量为地面上，有一个质量为
15、m、可视为质点的物块，以某一、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，物块和木板的木板达到共同速度的过程中，物块和木板的vt图象分图象分别如图乙中的折线别如图乙中的折线acd和和bcd所示，所示，a、b、c、d点的坐标点的坐标为为a(0，10)、b(0，0)、c(4，4)、d(12，0)。根据。根据vt图图象，象，(g取取10 m/s2)求：求：能力突破能力突破(1)物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a1，木板开，木板开始做匀加速直线运动的加速度大小始做匀加速直线运动的加速度大小a2，达到相同速度后一起，达到相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小匀减速直线运动的加速度大小a；(2)物块质量物块质量m与长木板质量与长木板质量M之比；之比；(3)物块相对长木板滑行的距离物块相对长木板滑行的距离s。图图8能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案(1)1.5 m/s21 m/s20.5 m/s2(2)3 2(3)20 m
