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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

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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

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