高考备考重点题型——滑块木板模型解题攻略
滑块木板模型是高考题构建中一个重要插件,也是一个高频的考察模型。简单的道具为牛顿运动定律、功能关系的应用提供了广阔的舞台。在备考中理应收到师生的重视。
【模型分析】
1、相互作用:滑块之间的摩擦力分析
2、相对运动:具有相同的速度时相对静止。两相互作用的物体在速度相同,但加速度不相同时,两者之间同样有位置的变化,发生相对运动。
3、通常所说物体运动的位移、速度、都是对地而言。在相对运动的过程中相互作用的物体之间位移、速度、时间一定存在关联。它就是我们解决力和运动突破口。画出运动草图非常关键。
4、求时间通常会用到牛顿第二定律加运动学公式。
5、求位移和速度通常会用到牛顿第二定律加运动学公式或动能定理。
例1:如图所示,质量为M=100kg的平板车放在光滑水平面上,车高为h=1.25m,一个质量为m=50kg的可视为质点的物体放在车上,距左端b=1m,物体与平板车上表面间的动摩擦因数为μ=0.2,取g=10m/s2。今对平板车施加水平向右的恒力F,当车运动的位移为s=2m时,物体恰从车的左端滑离平板车,求物体着地时距平板车左端多远?
例2:如图所示,质量为M的汽车载着质量为m的木箱以速度v运动,木箱与汽车上表面间的动摩擦因数为μ,木箱与汽车前端挡板相距L,若汽车遇到障碍物制动而静止时,木箱恰好没碰到汽车前端挡板,求:
(1)汽车制动时所受路面的阻力大小;
(2)汽车制动后运动的时间。
尝试练习
1、如图所示,在光滑水平面上有一小车A,其质量为kg,小车上放一个物体B,其质量为kg,如图(1)所示。给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0N时,A、B开始相对滑动。如果撤去F,对A施加一水平推力F′,如图(2)所示,要使A、B不相对滑动,求F′的最大值
2.如图所示,质量M=8 kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端加一水平推力F=8 N,当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计,质量为m=2 kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数=0.2,小车足够长(取g=l0 m/s2)。求:
(1)小物块放后,小物块及小车的加速度大小各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从小物块放上小车开始,经过t=1.5 s小物块通过的位移
大小为多少?
3.如图所示,一块质量为M,长为L的均质板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质
量为m的小物体(可视为质点),物体上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速率v向下拉绳,物体最多只能到达板的中点,而板的右端尚未到达桌边定滑轮处.试求:
(1)物体刚达板中点时板的位移.
(2)若板与桌面之间有摩擦,为使物体能达到板的右端,板与桌面之间的动摩擦因数的范围是多少?
4.如图所示,半径R=0.8m的光滑1/4圆弧轨道固定在光滑水平上,轨道上方的A点有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块。小物块由静止开始下落后打在圆弧轨道上的B点但未反弹,在该瞬间碰撞过程中,小物块沿半径方向的分速度即刻减为零,而沿切线方向的分速度不变,此后小物块将沿着圆弧轨道滑下。已知A点与轨道的圆心O的连线长也为R,且AO连线与水平方向的夹角为30°,C点为圆弧轨道的末端,紧靠C点有一质量M=3kg的长木板,木板的上表面与圆弧轨道末端的切线相平,小物块与木板间的动摩擦因数,g取10m/s2。求:
(1)小物块刚到达B点时的速度;
(2)小物块沿圆弧轨道到达C点时对轨道压力FC的大小;
(3)木板长度L至少为多大时小物块才不会滑出长木板?
滑块—木板模型
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μmg,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。
变式1 例1中若拉力F作用在A上呢?如图2所示。
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。
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μ=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)
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μ1=0.2,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=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)
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)
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。
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…
牛顿定律滑块和木板模型专题一滑块木板模型问题的分析思路1模型特点上下叠放两个物体并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动2建模指…
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…
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…
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…
集体备课统一教案定兴三中高三物理37牛顿定律应用滑块木板模型1能正确的隔离法整体法受力分析2能正确运用牛顿运动学知识求解此类问题教…
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…
牛顿定律滑块和木板模型专题一滑块木板模型问题的分析思路1模型特点上下叠放两个物体并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动2建模指…
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…
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…