高三物理高考专题讲座：牛顿运动定律的应用课件.ppt

高考物理专题讲座板块问题 一 牛顿运动定律的应用 考点1 板块的临界问题 例1 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 为了使得m能从m上滑落下来 求下列各种情况下力f的大小范围 1 2 解析 1 m与m刚要发生相对滑动的临界条件 要滑动 m与m间的静摩擦力达到最大静摩擦力 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 mg m g再对整体 由牛顿第二定律可得 f0 m m a解得 f0 m m g所以 f的大小范围为 f m m g 2 受力分析如图 先隔离m 由牛顿第二定律可得 a mg m再对整体 由牛顿第二定律可得 f0 m m a解得 f0 m m mg m所以 f的大小范围为 f m m mg m 考点2 板块的动力学问题 例2 如图所示 有一块木板静止在光滑水平面上 木板质量m 4kg 长l 1 4m 木板右端放着一个小滑块 小滑块质量m 1kg 其尺寸远小于l 它与木板之间的动摩擦因数 0 4 g 10m s2 1 现用水平向右的恒力f作用在木板m上 为了使得m能从m上滑落下来 求f的大小范围 2 若其它条件不变 恒力f 22 8n 且始终作用在m上 求m在m上滑动的时间 2 当恒力f 22 8n时 木板的加速度a2 由牛顿第二定律得f f a2 解得 a2 4 7m s2 设二者相对滑动时间为t 在分离之前小滑块 x1 a1t2 木板 x1 a2 t2 又有x2 x1 l 解得 t 2s f f 解析 1 小滑块与木板间的滑动摩擦力f fn mg 4n 滑动摩擦力f是使滑块产生加速度的最大合外力 其最大加速度a1 f m g 4m s2 当木板的加速度a2 a1时 滑块将相对于木板向左滑动 直至脱离木板f f ma2 ma1f f ma1 20n 即当f 20n 且保持作用一般时间后 小滑块将从木板上滑落下来 例3 质量m 1kg的滑块放在质量为m 1kg的长木板左端 木板放在光滑的水平面上 滑块与木板之间的动摩擦因数为0 1 木板长l 75cm 开始时两者都处于静止状态 如图所示 试求 1 用水平力f0拉小滑块 使小滑块与木板以相同的速度一起滑动 力f0的最大值应为多少 2 用水平恒力f拉小滑块向木板的右端运动 在t 0 5s内使滑块从木板右端滑出 力f应为多大 3 按第 2 问的力f的作用 在小滑块刚刚从长木板右端滑出时 滑块和木板滑行的距离各为多少 设m与m之间的最大静摩擦力与它们之间的滑动摩擦力大小相等 取g 10m s2 2 将滑块从木板上拉出时 木板受滑动摩擦力f mg 此时木板的加速度a2为a2 f m mg m 1m s2 由匀变速直线运动的规律 有 m与m均为匀加速直线运动 木板位移x2 a2t2 滑块位移x1 a1t2 位移关系x1 x2 l 将 式联立 解出a1 7m s2对滑块 由牛顿第二定律得 f mg ma1所以f mg ma1 8n 解析 1 对木板m 水平方向受静摩擦力f向右 当f fm mg时 m有最大加速度 此时对应的f0即为使m与m一起以共同速度滑动的最大值 对m 最大加速度am 由牛顿第二定律得 am fm m mg m 1m s2要使滑块与木板共同运动 m的最大加速度am am 对滑块有f0 mg mam所以f0 mg mam 2n即力f0不能超过2n 3 将滑块从木板上拉出的过程中 滑块和木板的位移分别为x1 a1t2 7 8mx2 a2t2 1 8m 同步练习1 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 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 答案 d 2 如图所示 在光滑水平面上有一小车a 其质量为ma 2 0kg 小车上放一个物体b 其质量为mb 1 0kg 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fm 答案 根据图 1 设a b间的静摩擦力达到最大值fm时 系统的加速度为a 根据牛顿第二定律有 f ma mb a fm maa 代入数值联立解得 fm 2 0n 根据图 2 设a b刚开始滑动时系统的加速度为a 根据牛顿第二定律有 fm m a f ma mb a 联立解得 f 6 0 fm fm fm fm 3 如图所示 长为l 6m 质量m 4kg的长木板放置于光滑的水平面上 其左端有一大小可忽略 质量为m 1kg的物块 物块与木板间的动摩擦因数 0 4 开始时物块与木板都处于静止状态 现对物块施加f 8n 方向水平向右的恒定拉力 求 g 10m s2 小物块的加速度 物块从木板左端运动到右端经历的时间 答案 设小物块的加速度为a1 由牛顿第二定律得f mg ma 代入数据得 a1 4m s2 设小物块的加速度为a2 由牛顿第二定律得 mg a 由运动学规律可得 a2t2 a t2代入数据得 t 2s 4 如图所示 在光滑的桌面上叠放着一质量为ma 2 0kg的薄木板a和质量为mb 3kg的金属块b a的长度l 2 0m b上有轻线绕过定滑轮与质量为mc 1 0kg的物块c相连 b与a之间的滑动摩擦因数 0 10 最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力 忽略滑轮质量及与轴间的摩擦 起始时令各物体都处于静止状态 绳被拉直 b位于a的左端 如图 然后放手 求经过多长时间t后b从a的右端脱离 设a的右端距滑轮足够远 取g 10m s2 答案 以桌面为参考系 令a