《2018高中物理 牛顿定律应用专题 3 轻松解决“板块”问题学案 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高中物理 牛顿定律应用专题 3 轻松解决“板块”问题学案 新人教版必修1（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1轻松解决轻松解决“板块板块”问题问题一、考点突破一、考点突破知识点知识点考纲要求考纲要求题型题型分值分值牛顿第二定律的应用应用牛顿第二定律解决问题“板块”问题的一般模型与解决方法。选择题解答题615 分二、重难点提示二、重难点提示理解并掌握发生相对运动时的力学特征。“板块”问题就是通常遇到的叠放问题，由于其往往可看成由物块和木板构成的一对相互作用模型，故将其形象称为“板块”问题。其应用的知识面较为广泛，与运动学、受力分析、动力学、功与能等有着密切联系，而且往往牵涉着临界极值问题，能够较好地考查对知识的掌握程度和对问题的分析综合能力。常见基本问题常见基本问题处理方法处理方法分析物体所受的摩擦力
2、（动力、阻力）根据物块与木板的相对运动方向来判断，摩擦力的 突变时刻：物v与板v相同时板、块能一起加速运动的最大加速度板、块间达到最大静摩擦力时相对位移的计算弄清对地位移和相对位移的概念是前提。可先由运动学公式求出某段时间内物体与传送带的对地位移，然后用“快”的减去“慢”的就是差距。也可应用图象法或相对运动法进行求解物块不从木板上掉下去的条件物块与木板保持相对静止时物块还在木板上，弄清达到临界状态的时间和位移关系例题例题 1 1 如图所示，一速率为v010m/s 的物块冲上一置于光滑水平面上且足够长的 木板上。物块质量为m4kg，木板质量M6kg，物块与木板间的动摩擦因数6 . 0，试问：物块
3、将停在木板上何处？思路分析：思路分析：物块冲上木板后相对木板向右运动，会在木板摩擦力作用下匀减速运动，木板会在摩擦力作用下匀加速运动，两者共速后，一起匀速运动。求物块停在木板上何处，实际是在求物块与木板的相对位移大小。方法一（基本公式法）方法一（基本公式法） 由牛顿第二定律可知：对物块1mamg ；对木板2Mamg 2解得 2 1m/s6a，2 2m/s4a设两者共速时所用时间为t，则tatav210 解得 s 1t这段时间物块与车的位移大小分别为m7212 101tatvxm2212 22tax两车的位移之差m521xxx故物块能停在距木板左端 5m 处。方法二（图象法）方法二（图象法）作出
4、物块与木板的运动图象如图所示。由牛顿第二定律可求得物块与木板的加速度2 1m/s6ga 2 2m/s4gMma两者t时刻速度相等，则tatav210 解得 s 1t分析可知，图中阴影面积为板、块的相对位移，由几何关系知m5210tvx故物块能停在距木板左端 5m 处。方法三（相对运动法）方法三（相对运动法）以地面为参考系，由牛顿第二定律可知 对物块 1mamg 对木板 2Mamg 解得 2 1m/s6a，2 2m/s4a以木板为参考系，物块的初速度为0v，加速度大小为21aa ，则两者相对位移为m52212 0aavx故物块能停在距木板左端 5m 处。答案：答案：物块能停在距木板左端 5m 处
5、。例题例题 2 2 静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m0.5kg、长L1m。某时刻A以v04m/s 向右的初速度滑上木板B的上表面，物体 A 的质量M1kg，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因数0.2，取重力加速度g10m/s2。试求：3（1）若F5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离；（2）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件。思路分析：思路分析：（1）物体A滑上平板车B以后，做匀减速运动，有2s/m2gaA平板车B做加速运动，有BmaMgF 解得 2s/m14Ba两者速度相同时，有tatavBA0解得 st2
6、5. 0这段时间内A、B运行的位移大小分别为m1615 212 0tatvxAAm167 212taxBB物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离m5 . 0BAmxxx由于m1mx，所以以上分析和结论成立。（2）物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B 具有共同的速度1v，则位移关系为 Lav avvBA 222 12 12 0；时间关系为 BAav avv110联立以上两式解得 2m/s6Ba由牛顿第二定律得N1MgmaFB若N1F，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，A将从B右端滑落，所以要想不滑落，F必须大于等于 1N。当F大于某一值时，在A到达B的右端之前，B就与A
7、具有共同的速度，之后，只有A 与B保持相对静止，才不会从B的左端滑落，所以amMF)(，MaMg 由以上两式解得 N3F若F大于 3N，A与B具有相同的速度之后，A会相对B向左滑动，要想不滑落，F必须小于等于 3N。综上所述，F应满足的条件是 N31N F 答案：答案：（1）0.5m （2）N31N F例题例题 3 3 如图所示，在倾角为的足够长的斜面上，有一质量为1m的长木板。开始时，长木板上有一质量为2m的小铁块（视为质点）以相对斜面的初速度0v从长木板的中点沿长木板向下滑动，同时长木板在沿斜面向上的拉力作用下始终做速度为v的匀速运动（已 知二者速率的值vv 0） ，小铁块最终跟长木板一起
8、向上做匀速运动。已知小铁块与木板、木板与斜面间的动摩擦因数均为（tan） ，试求：（1）小铁块在长木板上滑动时的加速度；（2）长木板至少多长。4思路分析：思路分析：物块受到沿斜面的重力分量和摩擦力的作用，且由于tan，所以物块受到的摩擦力一定大于重力沿斜面的分力，物块做匀减速运动，利用牛顿第二定律即可求出加速度。由于物块最终跟长木板一起向上做匀速运动，所以物块速度减为零后又会反向加速，但在物块和木板共速前物块运动方向始终沿斜面向下。 （1）因为tan，所以小铁块相对木板由沿斜面向上得加速度。设小铁块的加速度为a，由牛顿第二定律得amgmgm222sincos解得 )sincos( ga；（2）
9、小铁块先沿斜面向下匀减速至速度为零，再沿斜面向上匀加速，最终获得稳定速度v，设t时间后小铁块达到稳定速度，则atvv0，)sincos(0 gvvt设此过程小铁块的位移为1x，木板的位移为2x，则2)(0 1tvvx，方向沿斜面向下（因为vv 0）vtx 2，方向沿斜面向上由于221Lxx，所以 )sincos()()(22 0 21gvvxxL答案：答案：（1）)sincos(g （2）)sincos()(2 0 gvv【易错点津易错点津】两物体要相对滑动时的拉力两物体要相对滑动时的拉力如图所示，长方体物块 A 叠放在长方体物块 B 上，B 置于光滑水平面上，A、B 质量分别为 mA6kg，
10、mB2kg，A、B 之间动摩擦因数 0.2，开始时 F10N，此后逐渐增加，在增大到 45N 的过程中，则（ ）A. 当拉力 F12N 时，两物块均保持静止状态B. 两物块间从受力开始就有相对运动C. 两物块开始没有相对运动，当拉力超过 12N 时，开始相对滑动D. 两物块间始终没有相对运动，但 AB 间存在静摩擦力，其中 A 对 B 的静摩擦力水平向右易错点：易错点：物块和木板相对滑动时，由于受到平衡思想的影响，认为拉力和滑动摩擦力一样大，进而导致了错误，就本题而言，很多人会选择 C 选项。思路分析：思路分析：隔离对 B 分析，当 AB 间摩擦力达到最大静摩擦力时，A、B 发生相对滑动，则 aB21062 . 0BA mgm6m/s2；再对整体分析 F（mAmB）a86N48N，知当拉力达到 48N 时，A、B 才发生相对滑动，由于地面光滑，只要有拉力两物体就一起运动。答案：答案：D
