高考物理滑块木板模型问题分析1.pdf

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2、高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)滑块木板模型的动力学分析 在高三物理复习中，滑块木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对一轮复习中直线运动和牛顿运动定律有关知识的巩固和应用.这类问题的分析有利于培养学生对物理情景的想象能力,为后面动量和能量知识的综合应用打下良好的基础.滑块木板模型的常见题型及分析方法如下：例 1 如图 1 所示，光滑水平面上放置质量分别为 m、2m的物块 A和木板 B，A、B间的最大静摩擦力为 mg，现用水平拉力 F 拉 B，使 A、B以同一加速度运动，求拉力 F 的最大值。分析:为防止运动过程中 A落后于 B(A不受拉力 F 的直接作用，靠 A、B间的

3、静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由 A决定。解答：物块 A能获得的最大加速度为：A、B一起加速运动时,拉力 F 的最大值为：变式 1 例 1 中若拉力 F 作用在 A上呢？如图 2 所示。高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)解答：木板 B能获得的最大加速度为：。A、B一起加速运动时，拉力 F 的最大值为：变式 2 在变式 1 的基础上再改为：B 与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），使 A、B以同一加速度运动，求拉力 F 的最大值。解答：木板 B能获得的最大加速度为：设 A、B一起加速运动时,拉力 F 的最大值为 Fm，则:解得：高考物理滑块木

4、板模型问题分析(word 版可编辑修改)例 2 如图 3 所示,质量 M=8kg 的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力 F，F=8N，当小车速度达到 1 5m/s 时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量 m=2kg 的物体,物体与小车间的动摩擦因数=0 2,小车足够长，求物体从放在小车上开始经 t=1 5s 通过的位移大小.（g 取 10m/s2）解答：物体放上后先加速：a1=g=2m/s2 此时小车的加速度为：当小车与物体达到共同速度时：v共=a1t1=v0+a2t1 解得：t1=1s，v共=2m/s 以后物体与小车相对静止：（，物体不会落后于小车）高考物理滑块木板模型问题分析

5、(word 版可编辑修改)物体在 t=1 5s 内通过的位移为：s=a1t12+v共(t t1）+a3（t t1）2=2 1m 练习 1 如图 4 所示，在水平面上静止着两个质量均为 m=1kg、长度均为 L=1 5m的木板 A和 B，A、B间距 s=6m，在 A 的最左端静止着一个质量为 M=2kg 的小滑块 C，A、B与 C之间的动摩擦因数为 1=0 2，A、B与水平地面之间的动摩擦因数为 2=0 1.最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。现在对 C 施加一个水平向右的恒力 F=4N，A和 C开始运动，经过一段时间 A、B相碰,碰后立刻达到共同速度,C瞬间速度不变，但 A、B并不粘连，求：经

6、过时间 t=10s 时 A、B、C的速度分别为多少？（已知重力加速度 g=10m/s2)解答：假设力 F 作用后 A、C一起加速，则：而 A能获得的最大加速度为:假设成立 在 A、C滑行 6m的过程中:v1=2m/s 高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)A、B 相碰过程，由动量守恒定律可得：mv1=2mv2 v2=1m/s 此后 A、C相对滑动：，故 C匀速运动；，故 AB也匀速运动。设经时间 t2，C从 A右端滑下：v1t2 v2t2=L t2=1 5s 然后 A、B分离，A减速运动直至停止:aA=2g=1m/s2，向左，故 t=10s 时，vA=0 C在 B上继续滑动，且

7、 C匀速、B加速：aB=a0=1m/s2 设经时间 t4,C B速度相等：t4=1s 此过程中，C B 的相对位移为：，故 C 没有从B的右端滑下。高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)然后 C B 一起加速,加速度为 a1，加速的时间为：故 t=10s 时，A、B、C的速度分别为 0,2 5m/s，2 5m/s 练习 2 如图 5 所示，质量 M=1kg 的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数，在木板的左端放置一个质量 m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数，取 g=10m/s2，试求:（1）若木板长 L=1m，在铁块上加一个水平向右的恒力

8、F=8N，经过多长时间铁块运动到木板的右端？（2）若在铁块上施加一个大小从零开始连续增加的水平向右的力 F，通过分析和计算后，请在图 6 中画出铁块受到木板的摩擦力 f2随拉力 F 大小变化的图象。(设木板足够长）高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)（解答略）答案如下：（1)t=1s（2）当 F N时,A、B相对静止且对地静止,f2=F;当 2N F 6N时，M、m相对静止，当 F6N时，A、B发生相对滑动，N 画出 f2随拉力 F 大小变化的图象如图 7 所示。高考物理滑块木板模型问题分析(word 版可编辑修改)从以上几例我们可以看到,无论物体的运动情景如何复杂，这类问题的解答有一个基本技巧和方法：在物体运动的每一个过程中,若两个物体的初速度不同,则两物体必然相对滑动；若两个物体的初速度相同（包括初速为 0)，则要先判定两个物体是否发生相对滑动，其方法是求出不受外力 F 作用的那个物体的最大临界加速度并用假设法求出在外力 F 作用下整体的加速度，比较二者的大小即可得出结论。