高三物理滑板模型主要有以下幾個:
1. 水平地面上的滑板車模型:這個模型中,滑板車在水平地面上滑行,受到地面的摩擦力和支持力,通常用來考察牛頓第二定律。
2. 滑板車受到繩拉力問題:這個模型中,一般會給出一段繩,一端系在滑板車后部,繩與地面垂直,然后分析滑板車受力,通常用來考察力合成與分解以及共點力平衡。
3. 滑板車在斜面上下滑:這個模型中,滑板車在斜面上受到摩擦力和重力分力的作用,通常用來考察牛頓第二定律和機械能守恒。
4. 兩個滑板車碰撞模型:這個模型中,兩個滑板車發生碰撞,通常會根據碰撞時間極短,碰撞后共同運動來解題。
5. 滑板車與物體組成的系統模型:這個模型中,除了滑板車還添加了物體,物體和滑板車共同運動,一般會涉及到動量守恒和能量守恒。
這些模型都是高三物理中常見的,它們涵蓋了牛頓運動定律、動量、能量等內容,是高考物理的重要考點。
題目:一個質量為5kg的滑板運動員,站在一塊質量為2kg的滑板上,兩者之間的動摩擦因數為0.2。運動員和滑板以相同的速度沿水平方向向右滑動,并從斜面頂端無初速釋放,滑至斜面底端時,滑板受到一個大小為10N的水平外力作用而停止運動。求運動員和滑板的最終速度。
分析:
1. 運動員和滑板組成的系統在運動過程中所受的合外力為零,系統動量守恒。
2. 運動員和滑板之間的滑動摩擦力對滑板做負功,對運動員做正功,但系統機械能不增加。
解答:
1. 初始狀態:運動員和滑板的動量大小相等,方向向右,設為$P$。
2. 斜面長度為L,高度為h,運動員和滑板的初速度為v_{0}。
3. 運動員和滑板在斜面底端受到外力作用后停止運動,設最終速度為v。
4. 根據動量守恒定律,有:$P = mv_{0} + Mv$,其中m和M分別為運動員和滑板的質最。
5. 根據能量守恒定律,有:摩擦力做的功等于系統機械能的減少量。即:$- \mu mgL = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}(m + M)v_{0}^{2}$
6. 將上述各式代入數值求解即可得到最終速度v。
總結:這道題目主要考察了滑板模型的動量守恒和能量守恒定律的應用,需要同學們能夠正確分析系統受力情況,并靈活運用守恒定律求解問題。