滑块模型的动力学分析方法

马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒课题导入专题：滑块—木板模型马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒目标引领1、掌握板块问题的主要题型及特点。2、强化受力分析，运动过程分析；抓住运动状态转化时的临界条件;马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒独立自学木板M静止在光滑水平面上，木板上放着一个小滑块m，与木板之间的动摩擦因数μ，为了使得m能从M上滑落下来，求下列情况下力F的大小范围。FMmmFM马鞍山中加双语学校高一物理组解析（1）m与M刚要发生相对滑动的临界条件：①要滑动：m与M间的静摩擦力达到最大静摩擦力；②未滑动：此时m与M加速度仍相同。受力分析如图，先隔离m，由牛顿第二定律可得：a=μmg/m=μg再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a解得：F0=μ(M+m)g所以，F的大小范围为：Fμ(M+m)gMfmFmfmMfmFmfm（2）受力分析如图，先隔离M，由牛顿第二定律可得：a=μmg/M再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a解得：F0=μ(M+m)mg/M所以，F的大小范围为：Fμ(M+m)mg/M马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒引导探究一1．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.解此类题的基本思路：（1）分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；（2）对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.(3)审题画运动过程的草图建立正确的物理情景帮助自己理解过程马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒例题分析：质量M＝3kg的长木板放在光滑的水平面上，在水平恒力F＝11N作用下由静止开始向右运动，如图所示，当速度达到1m/s时，将质量m＝4kg的物块轻轻放到木板的右端．已知物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，求：(1)物块经多长时间与木板保持相对静止？(2)在这一时间内，物块在木板上滑行的距离多大？(3)物块与木板相对静止后，物块受到的摩擦力多大？马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒[解析]物块放到木板上到它们达到相对静止，水平方向上物块只受滑动摩擦力Ff＝μmg＝8N，由Ff＝ma1得a1＝Ffm＝2m/s2.在这一时间内，设木板的加速度为a2，则F－Ff＝Ma2，a2＝F－FfM＝1m/s2.木板向右做v0＝1m/s，a2＝1m/s2的匀加速运动，设物块与木板达到相对静止即具有相同的速度所需时间为t，则a1t＝v0＋a2t，所以t＝v0a1－a2＝1s.(2)在1s内，物块相对木板向后滑行如图所示．设滑行距离为Δx，则马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒Δx＝x2－x1＝(v0t＋a2t22)－a1t22，代入数据得Δx＝0.5m.(3)物块与木板相对静止后，它们不仅速度相等，而且加速度也相等，其共同加速度为a′，则对m与M组成的整体有F＝(m＋M)a′，a′＝Fm＋M≈1.57m/s2，隔离物块可知，使物块产生加速度a′的作用力是木板对它的静摩擦力，则F静＝ma′＝6.28N.[答案](1)1s(2)0.5m(3)6.28N马鞍山中加双语学校高一物理组技巧点拨4．两者发生相对滑动的条件：(1)摩擦力为滑动摩擦力．(2)二者加速度不相等．分析滑块—木板模型问题时应掌握的技巧1．分析题中滑块、木板的受力情况，求出各自的加速度．2．画好运动草图，找出位移、速度、时间等物理量间的关系．3．知道每一过程的末速度是下一过程的初速度．马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒目标升华[知识归纳]滑块在木板(小车)上滑动，是高中物理习题中的常见类型．解决这类问题主要应注意下列几点：(1)滑块、木板间有摩擦力存在．(2)滑块、木板的加速度不同，应分别应用牛顿第二定律列方程．(3)一般选取地面为参考系，注意找两者的位移与板长的关系．(4)两者一起运动时，加速度才相等，此时两者之间为静摩擦力或没有摩擦力，要根据题给其他条件判定．马鞍山中加双语学校高一物理组1．如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增大的水平力F＝kt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.图中反映a1和a2变化的图线中正确的是()当堂诊学马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒解析：本题中开始阶段两物体一起做加速运动，有F＝(m1＋m2)a，即a＝Fm1＋m2，两物体加速度相同且与时间成正比．当两物体间的摩擦力达到μm2g后两者发生相对滑动．对m2有F－Ff＝ma2，在相对滑动之前Ff逐渐增大，相对滑动后Ff＝μm2g不再变化，a2＝F－Ffm2，故其图象斜率增大；而对m1，在发生相对滑动后，有μm2g＝m1a1，故a1＝μm2gm1为定值，故A选项正确．答案：A马鞍山中加双语学校高一物理组2.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mA=6kg，mB=2kg，A、B之间动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到45N的过程中，则（）A．当拉力F＜12N时，两物块均保持静止状态B．两物块开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动C．两物块间从受力开始就有相对运动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的静摩擦力方向水平向右AFB答案：D马鞍山中加双语学校高一物理组上午3时41分18秒强化补清完成课时作业