《866编号高考物理滑块木板模型问题分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《866编号高考物理滑块木板模型问题分析（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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 ：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间的静摩擦力 加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定
2、。 解答：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变式 1 例 1 中若拉力F作用在A上呢？如图 2 所示。 解答：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：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： 例 2 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
3、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=02，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t=15s 通 过的位移大小。（g取 10m/s2） 解答：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） 物体在t=15s 内通过的位移为：s=a1t12+v共 （tt1）+ a3（tt1）2=21m 练习 1练习 1 如图 4 所示，
4、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=02，A、B与水平地面之间的动摩擦因数为2=01。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） 解答：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
5、行 6m 的过程中： v1=2m/s 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：v1t2v2t2=L t2=15s 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C匀速、B加速：aB=a0=1m/s2 设经时间t4，CB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。 然后CB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 0，25m/s
6、，25m/s 练习 2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） （解答略）答案如下：（1）t=1s （2）当FN 时，A、B相对静止且对地静止，f2=F； 当 2N6N 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。 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。
