1、逆袭高考模型大演练逆袭高考模型大演练2滑块类问题探究滑块类问题探究前言 在高三物理复习中，滑块在高三物理复习中，滑块木板模型作为木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对一轮复习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，为后面生对物理情景的想象能力，为后面 能量知能量知识的综合应用打下良好的基础。滑块识的综合应用打下良好的基础。滑块木木板模型的常见题型及分析方法如下板模型的常见题型及分析方法如下 学习目标：学习目标：一、复习：掌握解决力
2、学问题的基本思路。一、复习：掌握解决力学问题的基本思路。二、正确进行二、正确进行受力分析和过程分析受力分析和过程分析，学会学会分解分解多过程多过程运动，选择适当物理规律运动，选择适当物理规律。三三.掌握三个能力掌握三个能力1.1.求出分离的临界条件的能力求出分离的临界条件的能力2.2.求出能够滑行的最大相对位移的能力求出能够滑行的最大相对位移的能力3.3.板长不够时，求分离时的速度的能力板长不够时，求分离时的速度的能力一 分离问题分离问题 【情景情景1】如图】如图1，A是小木块，是小木块，B是木板，是木板，A和和B都静止在地面上。都静止在地面上。A在在B的右端，从的右端，从某一时刻起，某一时刻
3、起，B受到一个水平向右的恒力受到一个水平向右的恒力F作用开始向右运动。作用开始向右运动。AB之间的摩擦因数为之间的摩擦因数为 1，B与地面间的摩擦因数为与地面间的摩擦因数为 2，板的长度，板的长度L。根据。根据A、B间有无相对滑动可分为两种间有无相对滑动可分为两种情况。（假设最大静摩擦力情况。（假设最大静摩擦力fm和滑动摩擦和滑动摩擦力相等）力相等）图1 1、若、若F 1m1g 2（m1+m2）g/m2 1g，则则A、B间不会滑动。根据牛顿第二定律，运用整间不会滑动。根据牛顿第二定律，运用整体法可求出体法可求出AB的共同加速度的共同加速度a=F 2（m1+m2）g/（m1+m2）。图）。图2
4、2、若、若F 1m1g 2（m1+m2）g/m2 1g，则则A、B间会发生相对运动。这是比较常见的情况。间会发生相对运动。这是比较常见的情况。A、B都作初速为零的匀加速运动，这时都作初速为零的匀加速运动，这时aA=1g，aB=F 1m1g 2（m1+m2）g/m2。图。图3 设设A在在B上滑动的时间是上滑动的时间是t，如图，如图2所示，它们的位所示，它们的位移关系是移关系是SBSA=L即即aBt2/2aAt2/2=L，由此可以，由此可以计算出时间计算出时间t。图2【情景情景2】如图】如图3，A在在B的左端，从某一时的左端，从某一时刻起，刻起，A受到一个水平向右的恒力受到一个水平向右的恒力F而向
5、右而向右运动。运动。图3问题问题1：如图所示，质量为如图所示，质量为m的小物块以水平速度的小物块以水平速度v0滑上滑上原来静止在光滑水平面上质量为原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物块与小车的小车上，物块与小车间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，小车足够长。求：（列表达式即可），小车足够长。求：（列表达式即可）（1）求）求m、M的加速度的加速度（2）小物块相对小车静止时的速度；）小物块相对小车静止时的速度；（3）滑块与小车相对静止所经历的时间；）滑块与小车相对静止所经历的时间；（4）到相对小车静止时，小车对地面通过的位移；）到相对小车静止时，小车对地面通过的位移；（5）系统产生热量；（）系
6、统产生热量；（6）物块相对小车滑行距离）物块相对小车滑行距离S相相 二、对运动的计算二、对运动的计算v v0 0m mM MV Vs s1 1s s2 2S S相相【例1】如下图所示，质量为如下图所示，质量为m m的物体（可视为质点）以水平速的物体（可视为质点）以水平速度度v0v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为滑上原来静止在光滑水平面上质量为M M的小车上，物体与的小车上，物体与小车的动摩擦因数为小车的动摩擦因数为，小车足够长，求：，小车足够长，求：（1 1）物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间。）物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间。（2 2）物体相对于小车滑行的距离。）物体相对于
7、小车滑行的距离。（3 3）到物体相对小车静止时，小车通过的距离。）到物体相对小车静止时，小车通过的距离。解析：解析：物体滑上车后，物体受到向左的摩擦力f=mg而作减速运动，小车受到向右的摩擦力f=mg而作加速运动，两者相互静止时以共同速度v作匀速运动（1）由上述两式可以得物体相对小车的滑行时间 。（2）解得（3）对小车用动能定理可求出小车对地位移S 如图所示，一质量为如图所示，一质量为M M、长为、长为L L的长方形木板的长方形木板B B放在光放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为滑的水平地面上，在其右端放一质量为m m的小木块的小木块A A，m mM M.现以地面为参照系，给现以地面为参照
8、系，给A A和和B B以大小相等、方向相以大小相等、方向相反的初速度，使反的初速度，使A A开始向左运动，开始向左运动，B B开始向右运动，但开始向右运动，但最最后后A A刚好没有滑离刚好没有滑离B B板板。（。（1 1）若已知）若已知A A和和B B的初速度大小的初速度大小为为v v0 0，求它们最后的速度大小和方向，求它们最后的速度大小和方向.（2 2）若初速度的大小未知，求小木块）若初速度的大小未知，求小木块A A向左运动到达的向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离最远处（从地面上看）离出发点的距离.例例2.2.v v0 0v v0 0B BA A 用牛顿第二定律用牛顿第二定律
9、和运动学公式求解。和运动学公式求解。v v0 0v v0 0B BA AL L1 1L L2 2L L0 0 小结：滑块问题规律小结：滑块问题规律（3 3）摩擦产生热量：）摩擦产生热量：Q=fSQ=fS相相，S S相相为相对滑行的为相对滑行的 距离距离（1 1）重视物理过程分析及受力分析）重视物理过程分析及受力分析（2 2）“共速共速”后两者不再发生相对滑动后两者不再发生相对滑动牛刀小试1（宁夏宁夏20）如图所示，一足够长的木板静止在）如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块
10、相对木板滑动了摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为块相对于水平面的运动情况为 （）A.物块先向左运动，再向右运动物块先向左运动，再向右运动 B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动 C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动 D.木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零BC2质量质量m=1kg的滑块放在质量为的滑块放在质量为M=1kg的长
11、木的长木板左端，木板放在光滑的水平面上，滑块与木板板左端，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之间的动摩擦因数为0.1，木板长，木板长L=75cm，开始，开始时两者都处于静止状态，如图时两者都处于静止状态，如图11所示，试求：所示，试求：（1）用水平力）用水平力F0拉小滑块，使小滑块与木板以相拉小滑块，使小滑块与木板以相同的速度一起滑动，力同的速度一起滑动，力F0的最大值应为多少？的最大值应为多少？（2）用水平恒力）用水平恒力F拉小滑块向木板的右端运动，拉小滑块向木板的右端运动，在在t=0.5s内使滑块从木板右端滑出，力内使滑块从木板右端滑出，力F应为多大？应为多大？（3）按第
12、（）按第（2）问的力）问的力F的作用，在小滑块刚刚的作用，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从长木板右端滑出时，滑块和木板滑行的距离各为多少？（设为多少？（设m与与M之间的最大静摩擦力与它们之间的最大静摩擦力与它们之间的滑动摩擦力大小相等）。（之间的滑动摩擦力大小相等）。（g=10m/s2）.LFmM图11【解析】（解析】（1）即力即力F0不能超过不能超过2N。（2）将滑块从木板上拉出时，木板受滑动摩擦）将滑块从木板上拉出时，木板受滑动摩擦力力f=mg，此时木板的加速度，此时木板的加速度a2为为a2=mg/M=1m/s2 由匀变速直线运动的规律，有（由匀变速直线运动的规律，
13、有（m与与M均为匀加均为匀加速直线运动）速直线运动）木板位移木板位移s2=a2t2/2 滑块位移滑块位移 s1=a1t2/2 位移关系位移关系s1s2=L 将将、式联立，解出式联立，解出a1=7m/s2.对滑块，由牛顿第二定律得对滑块，由牛顿第二定律得Fmg=ma1 所以所以F=mg+ma1=8N。（3）将滑块从木板上拉出的过程中，滑块和木）将滑块从木板上拉出的过程中，滑块和木板的位移分别为板的位移分别为s木木=0.875m；s块块=0.125m3如图所示，质量如图所示，质量M=8 kg的小车放在水平光滑的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力的平面上，在小车左端加一水平推力F=8
14、N，、，、当小车向右运动的速度达到当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为端轻轻地放上一个大小不计，质量为m=2 kg的小的小物块，物块与小车间的动摩擦因数物块，物块与小车间的动摩擦因数=0.2，小车足，小车足够长够长.求：求：（1）小物块放后，小物块及小车的加速度各为）小物块放后，小物块及小车的加速度各为多大？多大？（2）经多长时间两者达到相同的速度？）经多长时间两者达到相同的速度？（3）从小物块放上小车开始，经过）从小物块放上小车开始，经过t=1.5 s小物小物块通过的位移大小为多少？块通过的位移大小为多少？(取取g=l0 m/s2).
15、【解析】（【解析】（1）物块的加速度，）物块的加速度，小车的加速度：小车的加速度：（2）由：）由：得：得：t=1s （3）在开始）在开始1s内小物块的位移：内小物块的位移：最大速度：最大速度：在接下来的在接下来的0.5s物块与小车相对静止，一物块与小车相对静止，一起做加速运动，且加速度起做加速运动，且加速度:这这0.5s内的位移内的位移:通过的总位移通过的总位移22/magm s20.5/MFmgam sM21112msa tm0mMa tva t2/vatm s20.8/Fam sMm122.1sssm4如图所示，一质量如图所示，一质量M=2.0kg的长木板静止放的长木板静止放在光滑水平面上
16、，在木板的右端放一质量在光滑水平面上，在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块，小物块与木板可看作质点的小物块，小物块与木板间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为=0.2.用恒力用恒力F向右拉动木向右拉动木板使木板在水平面上做匀加速直线运动，经过板使木板在水平面上做匀加速直线运动，经过t=1.0s后撤去该恒力，此时小物块恰好运动到后撤去该恒力，此时小物块恰好运动到距木板右端距木板右端l=1.0m处。在此后的运动中小物块处。在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来没有从木板上掉下来.求：求：（1）小物块在加速过程中受到的摩擦力的）小物块在加速过程中受到的摩擦力的大小和方向；大小和方向；（2）作用于木板的恒力）作用于木板的恒力F的大小；的大小；（3）木板的长度至少是多少？）木板的长度至少是多少？（1）f=0.21.010N=2N （2）F=10N。（3）L=l+l=m1.7m 35
