2024屆新高考物理沖刺復(fù)習(xí)：斜面體模型

2024屆新高考物理沖刺復(fù)習(xí)

斜面體模型目標(biāo)內(nèi)容目標(biāo)1有關(guān)斜面模型的平衡問題目標(biāo)2有關(guān)斜面模型的動力學(xué)問題目標(biāo)3有關(guān)斜面模型的能量動量問題目標(biāo)4有關(guān)斜面模型的高考真題斜面模型是動力學(xué)中最基礎(chǔ)的模型，對學(xué)生運動和力的綜合分析的基本功扎實與否能夠進(jìn)行很好的檢測。其中對受力分析、過程分析、臨界分析、多解分析都有涉及。高考高頻考點。如果學(xué)生對斜面模型問題的解答準(zhǔn)確較高，那么物理定能進(jìn)階更高水平。通過對一類斜面物塊問題的深入分析，探索從物理學(xué)角度理解問題本質(zhì)、揭示內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)知方式，并提煉一般解決物理問題的思維模式。旨在幫助學(xué)生建立更為有效的科學(xué)思維方法，提高他們在物理學(xué)習(xí)中的理解和應(yīng)用水平。人教版（2019版）物理必修第一冊人教版（2019版）物理必修第二冊（9個）（17個）（25個）（7個）（2個）（5個）（2個）情景一輛自動卸貨的貨車裝載著一車沙石料到工地.停車后,司機通過自動控制卸貨系統(tǒng)，使貨車的廂體緩慢傾斜.當(dāng)廂體的傾斜角達(dá)到一定程度時，沙石料會自動從貨廂尾部滑出,完成自動卸貨任務(wù).對于這一過程,下列說法中正確的是(

).A.在沙石料在車廂內(nèi)沒有滑動時,地面對貨車有指向車頭方向的摩擦力B.在沙石料勻速滑出貨廂的過程中,地面對貨車有指向車頭方向的摩擦力C.在沙石料加速滑出貨廂的過程中，地面對貨車有指向車廂尾部方向的摩擦力D.在沙石料加速滑出貨廂的過程中,貨車對地面的壓力大于貨車及沙石的總重力靜態(tài)條件質(zhì)量為M的三角形斜面放置在水平地面上,但未固定在地面上,水平地面足夠粗糙。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物塊放在斜面上,小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為

,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。動態(tài)條件小物塊處于不同運動狀態(tài)時,斜面均靜止,判斷斜面和小物塊的受力變化。過程分析補充：摩擦角問題1.如圖所示，m=1.0kg的小滑塊以v0=4m/s的初速度從傾角為37°的斜面AB的底端A滑上斜面，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，取g=10m/s2，sin37°=0.6.若從滑塊滑上斜面起，經(jīng)0.8s滑塊正好通過B點，則AB之間的距離為多少？試題分析解析：滑塊向上滑行時解得速度減為零需要的時間上滑的最大距離然后反向下滑，有解得下滑距離x2=(1/2)a2(t-t1)2AB間距離滑塊運動過程滑塊運動的速度時間圖像2.如圖所示，在傾角θ=37°的足夠長的固定的斜面上，有一質(zhì)量m=1kg的物塊，物塊與斜面間因數(shù)μ=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細(xì)線的拉力F=9.6N的作用，從靜止開始運動，經(jīng)2s繩子突然斷了(sin37°=0.6，g=10m/s2)，求:（1）繩斷瞬間物體的速度大小為多少?（2）繩斷后多長時間物體速度大小達(dá)到2m/s?

解析①物塊剛開始加速時解得繩斷時解析②

情況1向上減速運動過程中解得減速到2m/s的過程中

情況2向上減速到最高點時間從最高點沿斜面下滑解得加速到2m/s的過程中所以小物塊在斜面上運動過程滑塊運動的速度時間圖像3.如圖所示，木板與水平地面間的夾角θ可以隨意改變，當(dāng)θ=30°時，可視為質(zhì)點的一小木塊恰好能沿著木板勻速下滑.若讓該小木塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s的速度沿木板向上運動，隨著θ的改變，小物塊沿木板滑行的距離x將發(fā)生變化，重力加速度g=10m/s2.(結(jié)果可用根號表示)求:(1)小物塊與木板間的動摩擦因數(shù);(2)當(dāng)θ角滿足什么條件時，小物塊沿木板滑行的距離最小，并求出此最小值.解析

：(1)

小物塊勻速下滑時

解得

(2)

小物塊沿斜面上滑小物塊上滑動的距離

聯(lián)立有

令

，則

當(dāng)

時，即θ=60°時，x最小，x最小值為初速度相同的物塊沿著不同角度斜面上滑的最遠(yuǎn)距離比較4.如圖所示，一質(zhì)量m=0.4kg的小物塊，以V0=2m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經(jīng)t=2s的時間物塊由A點運動到B點，A、B之間的距離L=10m.已知斜面傾角θ=30°，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù).重力加速度g取10m/s2.求:(1)物塊加速度的大小及到達(dá)B點時速度的大小(2)拉力F與斜面的夾角多大時，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？解析①物塊做勻加速直線運動解得解析②對物塊進(jìn)行受力分析分別沿斜面和垂直斜面列方程聯(lián)立方程，有令

，則故當(dāng)α=30°時，拉力F有最小值

A.拉力最小時，物體受三個力作用B.β＝0°時，即拉力沿斜面向上時，拉力F最小C.斜面對物體作用力的方向隨拉力F的變化而變化

6.質(zhì)量為M的木楔傾角為θ，在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑。如果用與木楔斜面成α角的力F拉著木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個過程中始終靜止，重力加速度為g)。(1)當(dāng)α變化時，求拉力F的最小值；(2)F取最小值時，求木楔對水平面的摩擦力是多少。解（1）方法一:木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，根據(jù)平衡條件有mgsinθ＝μmgcosθ解得μ＝tanθ因其在力F作用下沿斜面向上勻速運動，根據(jù)正交分解法有Fcosα＝mgsinθ＋Ff，F(xiàn)sinα＋FN＝mgcosθ且Ff＝μFN則當(dāng)α＝θ時，F(xiàn)有最小值，即Fmin＝mgsin2θ.故β＝θ，則F合與豎直方向夾角為2θ可得拉力F的最小值Fmin＝mgsin2θ.解（2）由(1)可知，當(dāng)F取最小值時，α＝θ因為木塊及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到的水平面的摩擦力等于F的水平分力，即FfM＝Fcos(α＋θ)當(dāng)F取最小值mgsin2θ時，則有7.（2023合肥二模）紅旗渠是20世紀(jì)60年代林縣（今林州市）人民在極其艱難的條件下，近10萬人僅靠手拉肩打耗時10年，從太行山腰修建的引漳入林的水利工程，全長1500公里，被譽為“世界第八大奇跡”。圖（a）是修建時的場景，現(xiàn)將人們推石塊的情形簡化成圖（b）所示的模型，山坡的傾角為α。兩位農(nóng)民將質(zhì)量為m的石塊從A點勻速移到B點，前面農(nóng)民用輕繩拉石塊，后面農(nóng)民沿斜坡向上推，輕繩與斜坡的夾角為

。已知AB間距為l，石塊所受阻力與正壓力之比恒為k，重力加速度為g，若拉力和推力大小相等，則下列說法正確的是（）A.石塊的機械能增加了B.當(dāng)

時，沿斜面向上的推力最小C.拉力和推力的功率之和與無關(guān)

D.石塊受到的重力、拉力和推力的合力方向與

無關(guān)處理臨界問題常用的方法是:1、極限法：把物理問題（或過程）推向極端，從而使臨界現(xiàn)象（或狀態(tài)）暴露出來，以達(dá)到正確解決問題的目的。2、假設(shè)法：臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設(shè)法解決問題。3、數(shù)學(xué)法：將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件。臨界或極限條件具體四種標(biāo)志：1、有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，表明題述的過程存在臨界點。2、若題目中有“取值范圍”、“多長時間”、“多大距離”等詞語，表明題述的過程存在“起止點”，而這些起止點往往就對應(yīng)臨界狀態(tài)。3、若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過程存在極值，這個極值點往往是臨界點。4、若題目要求“最終加速度”、“穩(wěn)定速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。幾種?？寂R界狀態(tài)和其對應(yīng)的臨界條件

：1、速度達(dá)到最大時，物體加速度為零、所受的合外力為零，受力平衡。2、兩物體剛好分離時，兩物體間的彈力為零，有相同的加速度，相同的速度。3、繩剛好被拉直時，繩中張力為零。4、繩剛好被拉斷時，繩中張力等于繩所能承受的最大拉力。5、剛好相對滑動時，摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力，加速度相同，速度相同（同2）拓展1：如何快速找到題中所給的臨界或極限條件呢？當(dāng)物塊B在斜面上勻速下滑時,對物塊施加一個力,如圖a和圖b所示通過分析討論物塊B的運動情況和地面對斜面的摩擦力情況,將獲得的知識遷移到新的情境中進(jìn)行解決.結(jié)論：物塊原先在斜面，上勻速下滑,施加力后的影響可總結(jié)如下:若該力豎直向下,則物塊仍然保持勻速下滑;若該力偏向斜面左下方,則物塊加速下滑;若該力偏向斜面右下方,則物塊減速下滑.拓展2：知識遷移到新的情境中進(jìn)行解決實際問題沿斜面向下的力:(F+mg)sinθ滑動摩擦力:f=μ(F+mg)cosθ因為μ=tanθ,所以(F+mg)sinθ=μ(F+mg)cosθ.即物塊沿斜面的合力為0,物塊仍沿斜面勻速下滑.沿斜面向下的力:Fsin(a+θ)+mgsinθ滑動摩擦力:μ[Fcos(a+θ)+mgcosθ]所以沿斜面方向的合力為∑Fx=Fsin(a+θ)+mgsinθ-μ[Fcos(a+θ)+mgcosθ]因為μ=tanθ,則∑Fx=Fsin(a+θ)-Ftanθcos(a+θ),即∑Fx=F(sina)/(cosθ)>0,所以此時物塊沿斜面加速下滑.沿斜面向下的力:Fsin(θ-β)+mgsinθ滑動摩擦力:μ[Fcos(θ-β)+mgcosθ]所以沿斜面方向的合力為∑Fx'=Fsin(θ-β)+mgsinθ-μ[Fcos(θ-β)+mgcosθ]因為μ=tanθ,則∑Fx'=Fsin(θ-β)-Ftanθcos(θ-β),即∑Fx'=F(sin(-β))/(cosθ)<0,所以此時物塊沿斜面減速下滑.①若物塊不施加力時沿斜面勻速下滑,則有μ=tanθ,此時a=θ,即物塊對斜面的摩擦力Ff'和壓力FN'的合力F合'豎直向下,因此,無論對物體施加了什么力,地面對斜面都沒有摩擦力.②若物塊不施加力時沿斜面加速下滑,則有μ<tanθ,此時a<θ,即物塊對斜面的摩擦力Ff'和壓力FN'的合力F合'偏豎直方向斜向右下方，要使斜面靜止,地面對斜面有水平向左的摩擦力,與物塊施加力的情況無關(guān).③若物塊不施加力時沿斜面減速下滑,則有μ>tanθ,此時a>θ,即物塊對斜面的摩擦力Ff'和壓力FN'的合力F合'偏豎直方向斜向左下方,要使斜面靜止,地面對斜面有水平向右的摩擦力,與物塊施加力的情況無關(guān).情景一輛自動卸貨的貨車裝載著一車沙石料到工地.停車后,司機通過自動控制卸貨系統(tǒng)，使貨車的廂體緩慢傾斜.當(dāng)廂體的傾斜角達(dá)到一定程度時，沙石料會自動從貨廂尾部滑出,完成自動卸貨任務(wù).對于這一過程,下列說法中正確的是(

).A.在沙石料在車廂內(nèi)沒有滑動時,地面對貨車有指向車頭方向的摩擦力B.在沙石料勻速滑出貨廂的過程中,地面對貨車有指向車頭方向的摩擦力C.在沙石料加速滑出貨廂的過程中，地面對貨車有指向車廂尾部方向的摩擦力D.在沙石料加速滑出貨廂的過程中,貨車對地面的壓力大于貨車及沙石的總重力斜面模型是最基礎(chǔ)最重要的模型，同學(xué)們可以自己設(shè)計一些有趣的情景來加強理解，夯實基礎(chǔ)?！铩锶缦聢D，靜止在各面的A、B連接體，在F力作用下靜止，分析A、B物體的受力?！锶缦聢D，物塊在各面上做加速度運動，已知m、g、μ、F、θ，求物塊的加速度。最速降線等時曲線（2014·福建）如圖，滑塊以初速度v0沿表面粗糙且足夠長的固定斜面，從頂端下滑，直至速度為零。對于該運動過程，若用h、s、v、a分別表示滑塊的下降高度、位移、速度和加速度的大小，t表示時間，則下列圖像最能正確描述這一運動規(guī)律的是（

）【答案】B（2017·浙江）重型自卸車?yán)靡簤貉b置使車廂緩慢傾斜到一定角度，車廂上的石塊就會自動滑下，以下說法正確的是（

）A．在石塊下滑前后自卸車與石塊整體的重心位置不變B．自卸車車廂傾角越大，石塊與車廂的動摩擦因數(shù)越小C．自卸車車廂傾角變大，車廂與石塊間的正壓力減小D．石塊開始下滑時，受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力【答案】C高考真題（2019·全國）如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪．一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N．另一端