素养培优1 “板块”模型中动力学、能量和动量的综合讲义(教师版)-2025高考物理.pdf
素养培优1“板块”模型中动力学、能量和动量的综合
模型图示模型特点
“滑块—滑板”模型作为力学的基本模型经常出现,是对直线运动和牛顿运动定
律及动量守恒定律有关知识的巩固和应用,这类问题可分为两类:
①没有外力参与,滑板放在光滑水平面上,滑块以一定速度在滑板上运动,滑块
与滑板组成的系统动量守恒,注意滑块若不滑离滑板,最后二者具有共同速度,
摩擦力与相对路程的乘积等于系统损失的动能,即F·x=ΔE。
f相对k
②系统受到外力,这时对滑块和滑板一般隔离分析,画出它们运动的示意图,应
用牛顿运动定律、运动学公式及动量定理求解。
【典例1】(2024·湖北宜昌高三二模)如图甲所示,一辆质量为M=1.5kg的小车静止在光滑的水平面上,一
质量为m的木块以一定的水平速度滑上小车,最后与小车以相同的速度运动,它们的运动速度随时间变化的图像
2
如图乙所示。重力加速度取g=10m/s。求:
(1)木块的质量m;
(2)木块与小车上表面间的动摩擦因数;
(3)这个过程中系统损失的机械能。
答案:(1)0.5kg(2)0.3(3)0.75J
解析:(1)二者相互作用过程,二者构成的系统动量守恒,有mv=(m+M)v,由图乙可知v=2m/s,共同速
00
度为v=0.5m/s,联立解得木块的质量m=0.5kg。
-
0.50
22
(2)由速度—时间图像可得小车的加速度为a=m/s=1m/s,对小车由牛顿第二定律可得μmg=Ma,解得μ
0.5-0
==0.3。
1111
222
(3)由功能关系可得这个过程中系统损失的机械能为ΔE=m-(m+M)v=×0.5×2J-×(1.5+0.5)
0
2222
2
×0.5J=0.75J。
【典例2】(2024·海南三亚高三三模)如图所示,质量M=2kg的足够长的木板静止在光滑的水平面上,质量
m=1kg的滑块静止在木板的左端。现给滑块施加一方向水平向右、大小F=3N的拉力,经时间t=6s后撤去拉