牛顿运动定律应用木块木板模型.doc

镇江市实验高级中学2014届高三一轮复习教案【课题】牛顿运动定律（木块木板模型） 【三维目标】知识与技能掌握处理木块木板模型的方法过程与方法通过例题的分析总结出解决木块木板模型的方法情感态度与价值观培养学生学会分析和处理木块木板模型的一般方法。【教学重难点】 教学重点：选定研究对象，受力分析及运动分析教学难点：对于滑块木板模型的问题，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系【课时】1课时【典型例题】1如图所示，一质量M0.2 kg的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量m0.2 kg的小滑块，以v01.2 m/s的速度从长木板的左端滑上长木板已知小滑块与长木板间的动摩擦因数10.4，g10 m/s2, 问：(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等？(2)从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少？(滑块始终没有滑离长木板) (1)0.15 s(2)0.135 m2、如图所示，有一长度x1 m，质量M10 kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车一端放置一质量m4 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数0.25，要使物块在2 s末运动到小车的另一端，那么作用在物块上的水平力F是多少？解析由下图中的受力分析，根据牛顿第二定律有FFfma物 FfMa车 其中FfFfmg由分析图结合运动学公式有x1a车t2 x2a物t2 x2x1x由解得a车1 m/s2由解得a物1.5 m/s2所以FFfma物m(ga物)4(0.25101.5) N16 N.3如图所示，质量为M2 kg的足够长的长木板，静止放置在粗糙水平地面上，有一质量为m3 kg可视为质点的物块，以某一水平初速度v0从左端冲上木板4 s后物块和木板达到4 m/s的速度并减速，12 s末两者同时静止求物块的初速度4、如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面上已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg， A、B之间的动摩擦因数10.2，B与水平面之间的动摩擦因数20.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10 m/s2.若从t0开始，木板B受F116 N的水平恒力作用，t1 s时F1改为F24 N，方向不变，t3 s时撤去F2.(1)木板B受F116 N的水平恒力作用时，A、B的加速度aA、aB各为多少？(2)从t0开始，到A、B都静止，A在B上相对B滑行的时间为多少？(3)请以纵坐标表示A受到B的摩擦力FfA，横坐标表示运动时间t(从t0开始，到A、B都静止)，取运动方向为正方向，在图7中画出FfAt的关系图线(以图线评分，不必写出分析和计算过程)解析(1)根据牛顿第二定律得1mAgmAaAaA1g0.210 m/s22 m/s2F12(mAmB)g1mAgmBaB代入数据得aB4 m/s2(2)t11 s时，A、B的速度分别为vA、vBvAaAt121 m/s2 m/svBaBt141 m/s4 m/sF1改为F24 N后，在B速度大于A速度的过程，A的加速度不变，B的加速度设为aB，根据牛顿第二定律得F22(mAmB)g1mAgmBaB代入数据得aB2 m/s2设经过时间t2，A、B速度相等，此后它们保持相对静止，则vAaAt2vBaBt2代入数据得t20.5 sA在B上相对B滑行的时间为tt1t21.5 s(3)FfAt的关系图线如图所示答案(1)2 m/s24 m/s2(2)1.5 s(3)见解析图方法总结：1、对于木块木板模型的问题，求解时应先仔细审题，清楚题目的含义，分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况因题目所给的情境中至少涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度 2 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3 建模指导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.【课堂演练】1、如图所示，长12 m、质量为50 kg的木板右端有一立柱木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数为0.1，质量为50 kg的人立于木板左端，木板与人均静止，当人以4 m/s2的加速度匀加速向右奔跑至木板右端时，立刻抱住立柱(取g10 m/s2)，求：(1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小和方向；(2)人在奔跑过程中木板的加速度的大小和方向；(3)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间2如图所示，车厢B底面放一个物体A，已知它们的质量mA20 kg，mB30 kg，在水平力F120 N作用下，B由静止开始运动，2 s内移动5 m，假设车厢足够长，不计地面与B间的摩擦，求在这段时间内A在B内移动的距离【课后提升】1、如图10所示，质量M8 kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力F8 N，当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m2 kg 的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数0.2，当二者达到相同速度时，物块恰好滑到小车的最左端取g10 m/s2.则： (1)小物块放上后，小物块及小车的加速度各为多大？(2)小车的长度L是多少？答案(1)2 m/s20.5 m/s2(2)0.75 m解析(1)以小物块为研究对象，由牛顿第二定律，得mgma1解得a1g2 m/s2以小车为研究对象，由牛顿第二定律，得FmgMa2解得a20.5 m/s2(2)由题意及运动学公式：a1tv0a2t解得：t1 s则物块运动的位移x1a1t21 m小车运动的位移x2v0ta2t21.75 mLx2x10.75 m2 如图15所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉质量为3m 的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是 ()A质量为2m的木块受到四个力的作用B当F逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断C当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳还不会被拉断D当轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为FT答案C解析质量为2m的木块受重力、地面的支持力、轻绳的拉力、木块m的压力和摩擦力五个力作用，选项A错误；当轻绳达到最大拉力FT时，对m和2m整体，FT3ma，再对三个木块整体，F(m2m3m)a，得到F2FT，选项B错误，C正确；对木块m，由Ffma，得到FfFT，选项D错误【课堂小结】技巧点拨分析滑块