2018_2019学年高中物理专题10牛顿运动定律的应用之光滑斜面模型和等时圆模型学案新人教版必修1.doc

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1、1专题 10 牛顿运动定律的应用之光滑斜面模型和等时圆模型重难讲练模型一 光滑斜面模型如图所示，质量为 m 的物体从倾角为 、高度为 h 的光滑斜面顶端由静止下滑，则有如下规律：(1)物体从斜面顶端滑到底端所用的时间 t，由斜面的倾角 与斜面的高度 h 共同决定，与物体的质量无关。关系式为 t 。1sin 2hg(2)物体滑到斜面底端时的速度大小只由斜面的高度 h 决定，与斜面的倾角 、斜面的长度、物体的质量无关。关系式为 v 。2gh【典例 1】如图所示，一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑。下列说法正确的是( )A. 滑到底端时的速度相同B. 滑到底端所用的时间相

2、同C. 在倾角为 30的斜面上滑行的时间最短D. 在倾角为 60的斜面上滑行的时间最短【答案】 D【解析】 由规律(2)可知物体从高度相同的斜面滑到底端时的速度大小相同，但方向不同，选项 A 错误；由规律(1)可知物体在倾角 60的斜面上滑行时间最短，选项 D 正确。【跟踪训练】1. 一间新房即将建成，现要封顶，若要求下雨时落至房顶的雨滴能最快地淌离房顶(假设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动)，则必须要设计好房顶的高度，下列四种情况中最符合要求的是( )2【答案】 C【解析】 如图，设房顶宽为 2b，高度为 h，斜面倾角为 。2. 如图所示，一倾角为 37的足够长的斜面固定在水平地面上

3、。当 t0 时，滑块以初速度 v010 m/s 沿斜面向上运动，已知滑块与斜面间的动摩擦因数为 0.5，重力加速度 g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，下列说法正确的是( )A.滑块上滑的距离小于 5 mB.t1 s 时，滑块速度减为零，然后静止在斜面上C.t2 s 时，滑块恰好又回到出发点D.t3 s 时，滑块的速度大小为 4 m/s【答案】 D【解析】 设滑块上滑时的加速度大小为 a1，由牛顿第二定律可得 mgsin mg cos ma1，解得a110 m/s2，上滑时间为 t1 1 s，上滑的距离为 x1 v0t15 m，因 mgsin mg cos ，滑块上

4、v0a1 12滑到速度为零后，向下运动，选项 A、B 错误；设滑块下滑时的加速度大小为 a2，由牛顿第二定律可得mgsin mg cos ma2，解得 a22 m/s2，经 1 s，滑块下滑的距离为 x2 a2t 1 mt 甲 ， t 甲 2 ；丙做自由落体运动，有 t 丙 Rg，所以有 t 乙 t 甲 t 丙 ，选项 C 正确。2Rg【跟踪训练】1. 如图所示，固定支架 ACB， AC 竖直， AB 为光滑钢丝， AC BC l，一穿在钢丝中的小球从 A 点静止出发，则它滑到 B 点的时间 t 为( )A. B. C.2 D.lg 2lg lg l2g【答案】 C2. 如图所示，光滑直杆一端

5、固定在地面上的 A 点，另一端靠在竖直墙上，杆上套有一个小球，球可以在杆上自由滑动，球从杆的上端沿杆下滑到 A 点所用的时间为 t，若逐渐减小杆的长度，使杆与水平方向的夹角从 60逐渐减小到 30，则下列说法正确的是( )A.小球从杆的上端运动到下端的时间不断减小B.小球从杆的上端运动到下端的时间不断增大C.小球从杆的上端运动到下端的时间先减小后增大D.小球从杆的上端运动到下端的时间先增大后减小【答案】 C【解析】 设 A 点到墙的距离为 L，杆与水平方向的夹角为 ，则 gt2sin ， t ，Lcos 12 4Lgsin 2当 45时， t 最小，因此选项 C 正确。3. 如图所示，几条足够

6、长的光滑直轨道与水平面成不同角度，从 P 点以大小不同的初速度沿各轨道发射5小球，若各小球恰好在相同的时间内到达各自的最高点，则各小球最高点的位置( )A.在同一水平线上 B.在同一竖直线上C.在同一抛物线上 D.在同一圆周上【答案】 D正确。模拟提升1 （2019 届安徽省江淮十校高三第一次联考）如图所示，相同质量的物块从底边长相同、倾角不同的固定斜面最高处同时由静止释放且下滑到底端，下面说法正确的是 ( )A 若物块与斜面之间的动摩擦因数相同，倾角大的斜面上的物块损失的机械能大B 若斜面光滑，两物块一定同时运动到斜面底端C 若斜面光滑，倾角大的斜面上的物块一定后运动到斜面底端D 若物块到达

7、底面时的动能相同，物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大【答案】D【解析】设斜面倾角为 ，底边长为 s，则有：物体损失的机械能等于摩擦力所做的功，摩擦力做功W=mgcos =mgs； 损失的机械能与夹角无关； 所以两物体损失的机械能相同； 故 A 错误；若斜面光滑，则物体下滑的加速度 a=gsin，根据 可得 可知， 角不同，t 不同，当6=45 0时，下滑的时间最短，则倾角大的斜面上的物块不一定后运动到斜面底端，选项 BC 错误； 根据动能定理： ，则若物块到达底面时的动能相同，物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大，选项 D 正确；故选 D. 2 （2018 江苏省东海高级中学高三年级高考适用性考

8、试）如图所示，斜面 AD 和 BD 与水平方向的夹角分别为 60和 30，两斜面的 A 端和 B 端在同一竖直面上，现让两个可视为质点的物块分别从两斜面的顶端同时由静止下滑，结果两物块同时滑到斜面底端 D，设两物块与 AD、BD 面间的动摩擦因数分别为 和 ，则 为（ ）A :1 B 1: C 1:3 D 3:1【答案】D【解析】根据牛顿第二定律，物块由 AD 下滑时有：mgsin60- 1mgcos60=ma1得：a 1=gsin60- 1gcos60联立以上四式解得： ，故选 D。3 （2018 安徽省六安二中河西校区高一第二次抽考）如图，一个小物块由静止开始分别沿坡度不同的光滑斜面 和

9、AB 滑下，最后都停在水平面 BC 上，斜面和水平面平滑连接，下列说法正确的是 7A 小物块沿斜面 下滑的时间一定比斜面 AB 下滑的时间长B 小物块沿斜面 下滑的时间一定比斜面 AB 下滑的时间短C 小物块沿斜面 下滑的末速度沿比斜面 AB 下滑的末速度大D 小物块沿斜面 下滑的末速度沿比斜面 AB 下滑的末速度小【答案】A4 （20182019【衡水金卷】高三上一调卷）如图所示，在候角为 的斜面上方的 A 点处放置一光滑的木板 AB，B 端刚好在斜面上。本板与竖直方向 AC所成的角度为 ，一小物块自 A 端沿木板由静上滑下，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

10、C D 【答案】B【解析】如图所示：在竖直线 AC 上取一点 O，以适当的长度为半径画圆，使该圆过 A 点，且与斜面相切与D 点，根据等时圆的结论可知：A 点滑到圆上任一点的时间都相等，所以由 A 点滑到 D 点所用时间比由 A 到达斜面上其他各点时间都短，将木板下端 B 点与 D 点重合即可，而COD=，所以 /2，故选 B。5 （2018 云南省红河州高三复习统一检测）如图所示， O 点是竖直圆环的顶点， Oc 是圆环直径， Oa 和 Ob 是两条不同倾角的弦。在 Oc、 Oa、 Ob 线上置8三个光滑的斜面，一个质点从 O 自由释放，先后分别沿 Oc、 Oa、 Ob 下滑，则到达 a、 b、 c 三点的时间A 时间都相同 B 最短的是 a 点C 最短的是 b 点 D 最长的是 c 点【答案】A【解析】选 A。