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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 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
2、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。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： 例如图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15m/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
3、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：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 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
4、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
5、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。.物体A的质量m11 kg，静止在光滑水平面上的木板B的质量为m20.5 kg、长L1 m，A与B之间的动摩擦因数0.2。某时刻A以v04 m/s的初速度滑上木板B的上表面，从板的另一端滑下。（g取10m/s2）（1）物体A滑到木板B另一端时A、B速度分别多大 ？ABv0F（2）为使A不至于从B上滑落，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力F，试求拉力F应满足的条件（忽略物体A的大小）3.解：（1）物体A滑上木板B以后，加速度aAg=2m/s
6、2, 作匀减速运动, X1=vot-1/2aAt2木板B作匀加速运动aB=m1g /m2 =4m/s2 x2=1/2aBt2滑出木板时x1-x2=L由以上各式解得 t=1s(舍去) t=1/3sA、B速度分别为VA=V0-aAt=3.33m/s VB=aBt=1.33m/s （6分） (2)物体A滑上木板B以后,木板B作加速运动，有： 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vt，则： 且： 由、式，可得： m/s2代入式得： N 若F1 N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1 N； （5分）当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才能不会从B的左端滑落。即有：所以：F3 N （4分）若F大于3 N，A就会相对B向左滑下，综上：力F应满足的条件是 （2分）
