牛顿定律——画板模型

动力学中的滑块 滑板模型 1 掌握滑块 滑板类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 1 滑块 木板 类问题 具有涉及考点多 运动学公式 牛顿运动定律 功能关系等 情境丰富 设问灵活 解法多样 思维量高等特点 是一类选拔功能极强的试题 也是新 课标力学常考的试题 2 此类试题由于研究对象多 受力分析困难 运动过程复杂 往往会使考生 手忙脚乱 顾此失彼 导致丢分 是学生比较容易感到 头疼 的一类试题 因此探究并掌握此类 试题的分析技巧和解题方法是十分必要的 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 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 3 两种位移关系 相对滑动的位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中 若滑块和滑板同向运动 位移之差等于板 长 反向运动时 位移之和等于板长 x1 F x2 Lx1 F F F F F x2 L x2 x1 L F x2 x1 L F x2 x1 L F 4 考试题型 1 选择题 包括文字选择题与图象选择题 2 计算题 主要有关于滑块和滑板间是否存在相对滑动的分析计算 使滑块与滑板间发 生相对滑动的临界力的计算 即外力的作用范围问题 其它临界问题的分析计算等 5 易失分点 1 不清楚滑块 滑板的受力情况 求不出各自的加速度 2 不清楚物体间发生相对滑动的条件 分析 滑块 滑板模型 问题时应掌握的技巧 1 分析题中滑块 滑板的受力情况 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 4 两者发生相对滑动的条件 1 摩擦力为滑动摩擦力 动力学条件 2 二者速度或加速 度不相等 运动学条件 其中动力学条件是判断的主要依据 5 易失分点 1 不清楚滑块 滑板的受力情况 求不出各自的加速度 2 不清楚物体间发生相对滑动的条件 分析 滑块 滑板模型 问题时应掌握的技巧 1 分析题中滑块 滑板的受力情况 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 4 两者发生相对滑动的条件 1 摩擦力为滑动摩擦力 动力学条件 2 二者速度或加速 度不相等 运动学条件 其中动力学条件是判断的主要依据 方法指导 一 滑块与滑板间是否发生相对滑动的判断方法 两个物体间能否发生相对滑动的问题是常见的问题 在作用在滑块或木板上的外力已知的情况下 分析判断滑 块与木板间有无相对滑动的方法有两种 1 动力学条件判断法 即通过分析滑块 滑木板间的摩 擦力是否为滑动摩擦力来进行判断 可先假设滑块与木板 间无相对滑动 然后根据牛顿第二定律对滑块与木板整体 列式求出加速度 再把滑块或木板隔离出来列式求出两者 之间的摩擦力 把求得的摩擦力与滑块和木板之间的滑动 摩擦力进行比较 分析求得的摩擦力是静摩擦力还是滑动 摩擦力 若为静摩擦力 则两者之间无相对滑动 若为滑 动摩擦力 则两者之间有相对滑动 2 运动学条件判断法 先求出不受外力 F 作用的那个物体的最大临界加速度 再用假设法 求出在外力 F 作用下滑块和滑板整体的加速度 最后把滑块和滑板的整体加速度与不受外 力 F 作用的那个物体的最大临界加速度进行大小比较 若滑块与滑板整体的加速度不大于 小于或等于 滑块的最大加速度 即 二者之间就不发生相对滑动 反之二者 之间就会发生相对滑动 板块的临界问题 典例 1 18 分分 2015 云南昆明统测云南昆明统测 如图所示 质如图所示 质量量 M 1 kg 的木板的木板 A 静静 止在水平地面上 在木板的左端放置止在水平地面上 在木板的左端放置 一个质量一个质量 m 1 kg 的铁块的铁块 B 大小可忽大小可忽 略略 铁块与木块间的动摩擦因数 铁块与木块间的动摩擦因数 1 0 3 木板长 木板长 L 1 m 用 用 F 5 N 的水平恒力作用在的水平恒力作用在 铁块上 铁块上 g 取取 10 m s2 1 若水平地面光滑 计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动 若水平地面光滑 计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动 2 若木板与水平地面间的动摩擦因数若木板与水平地面间的动摩擦因数 2 0 1 求铁块运动到木板右端所用的时间 求铁块运动到木板右端所用的时间 该得的分一分不丢 该得的分一分不丢 规规范范解解答答 1 A B 之间的最大静摩擦力为之间的最大静摩擦力为 fm 1mg 0 3 1 10 N 3 N 2 分分 假设假设 A B 之间不发生相对滑动 则之间不发生相对滑动 则 对对 A B 整体 整体 F M m a 2 分分 对对 A fAB Ma 2 分分 解得 解得 fAB 2 5 N 1 分分 因因 fAB fm 故 故 A B 之间不发生相对滑动 之间不发生相对滑动 1 分分 2 对对 B F 1mg maB 2 分分 对对 A 1mg 2 M m g MaA 2 分分 据题意 据题意 xB xA L 2 分分 xA aAt2 xB aBt2 2 分分 1 2 1 2 解得 解得 t s 2 分分 2 典例 2 12 分 图所示 在光滑的水平地面上有一个长为 L 质量为 的木板 A 在木板的左端有一个质量为 的小物体 B A B 之间的动摩擦因数为 当对 B 施加水平向右的力 F 作用时 设 A B 间