配色: 字号:
第三章滑块模型
2020-11-28 | 阅:  转:  |  分享 
  
类型1:地而光滑,木板受外力物理条件:如图1所示,滑块A的质量为m,木板B的质量为M,滑块与木板之间的动摩擦因数为u,地而
光滑。力F作用在木板B上。初状态:A与B的初速度均为0问题:对力F的大小进行分类讨论,并说明滑块和木板的运动过
程。分析结果:若0(M+m)ug,滑块与木板发生了相对滑动
,它们分别做匀加速直线运动,且a1>a2,a2=ug分析过程:在水平方向对木板受力分析,f.(方向向左),F(方向向右
),对滑块受力分析.f''(方向向右)。分别对木板和物块列牛顿第二定律Ff=Ma1,,f=ma2,当f,为静摩擦力时,木板和
物块相对静止:,加速度相同,设共同的加速度为a,由整体法得F=(M+m)a。又因为0ma2得0a2,a2=ug,此时F
>(M+m)ug.五大基本类型:类型2:地而光滑,滑块受外力物理条件:如图3所示,滑块A的质量为m,
木板B的质量为M,滑块与木板之间的动摩擦因数为u,地而光滑。力作用在滑块A上。分析方法:分类讨论,整体法与隔离法。
分析过程:在水平方向对滑块受力分析f.(方向向左),F(方向向右),对木板受力分析.f''(方向向左),分别对滑块和木板列牛顿
第二定律F-fMa1,,f=m2。当f,为静摩擦力时,木板和物块相对静止:,加速度相同,设共同的加速度为a,由整体法得F=(
M+m)a。又因为0.为滑动摩擦力时,物块和木板的加速度不同,且a1>a2,a2=umg/M,此时F>(M+m)umg/M·分析结果:若0
(M+m)umg/M滑块与木板发生了相对滑动,它们分别做匀加速直
线运动,且a1>a2,a2=umg/M·例题2-2: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。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(如下图所示)()思考:v-t图如何?类型3:地而粗
糙,木板受外力物理条件:如图5所示,滑块A的质量为m,木板B的质量为M,滑块与木板之间的动摩擦因数为u1,木板与地而的
动摩擦因数为u2,力F作用在木板B上。初状态:A与B的初速度均为0问题:对力F的大小进行分类讨
论,并说明滑块和木板的运动过程。分析思路:对外力F进行分类讨论,利用牛顿第二定律分析出不同情况下物体的运动过程。当木板与
地而发生相对滑动后将其转化为类型1分析结果:若0分别做匀加速直线运动,设木板的加速度为a1,滑块的加速度为a2,且a1>a2,a2=ug.【变式练习】如图9所示,质量m=1
kg的物块A放在质量M=4kg木板B的左端,起初A、B静止在水平地面上.现用一水平向左的力F作用在木板B上,已知A、B之间的动摩
擦因数为μ1=0.4,地面与B之间的动摩擦因数为μ2=0.1,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2,求:(1)能使
A、B发生相对滑动的F的最小值;(2)若F=30N,作用1s后撤去,要想A不从B上滑落,则木板至少多长;从开始到A、B均静止
,A的总位移是多少.【例3-2】如图所示,木板静止于水平桌面上,在其最右端放一可视为质点的木块.已知木
块的质量m=1kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水平恒力
F=20N向右拉木板,g取10m/s2,求:(1)木板加速度的大小;(2)要使木块能滑离木板,水平恒力F作
用的最短时间;(3)如果其他条件不变,假设木板上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数为
μ1=0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,对木板施加的拉力应满足什么条件?(4)若木板的长度、木块的质量、木
板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木板与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为30N,则
木块滑离木板需要多长时间?分析受力和运动过程挖掘隐含条件解题①m不受摩擦力作用,M运动时,m相对地面静止②恒力F作用一段时间
后撤去,然后木块减速运动至木块与木板脱离时,木板速度恰好为零③木板与木块间的摩擦力为滑动摩擦力,且要使a木板>a木块④位移关
系:x木板—x木块=L图图【例3-2】如图所示,木板静止于水平桌面上,在其最右端放一可视为质点的木块.
已知木块的质量m=1kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现用水
平恒力F=20N向右拉木板,g取10m/s2,求:(1)木板加速度的大小;(2)要使木块能滑离木板,水
平恒力F作用的最短时间;(3)如果其他条件不变,假设木板上表面也粗糙,其上表面与木块之间的动摩擦因数
为μ1=0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,对木板施加的拉力应满足什么条件?(4)若木板的
长度、木块的质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木板与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增加为
30N,则木块滑离木板需要多长时间?【例3-2】如图所示,木板静止于水平桌面上,在其最右端放一可视为质点
的木块.已知木块的质量m=1kg,长L=2.5m,上表面光滑,下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2.现
用水平恒力F=20N向右拉木板,g取10m/s2,求:(1)木板加速度的大小;(2)要使木块能滑
离木板,水平恒力F作用的最短时间;(3)如果其他条件不变,假设木板上表面也粗糙,其上表面与木块之间的
动摩擦因数为μ1=0.3,欲使木板能从木块的下方抽出,对木板施加的拉力应满足什么条件?(4
)若木板的长度、木块的质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木板与地面间的动摩擦因数都不变,只将水平恒力增
加为30N,则木块滑离木板需要多长时间?图类型4:地而粗糙,滑块受外力物理条件:如图6所示,
滑块A的质量为m,木板B的质量为M,滑块与木板之间的动摩擦因数为u1,木板与地而的动摩擦因数为u2,力F作用在滑块A上。
初状态:A与B的初速度均为0问题:对力F的大小进行分类讨论,并说明滑块和木板的运动过程。分析过
程:滑块A与木板B之间的最大静摩擦力f1max=u1mg,木板B与地而之间的最大静摩擦力f2max=u2(M+m)g。对木板B受
力分析,f2(方向向左),f1(方向向右),即滑块A对B的摩擦力为动力,地而对木板B的摩擦力为阻力,若u1mg≦u2(m+M)g,
木板B相对于地而静止不动。若u1mg>u2(m+M)g,当f1>u2(m+M)g时,木板开始滑动,f1-u2(m+M)g=Ma,
f1max=u1mg,故木板的最大加速度amax=(u1mg-u2(m+M)g)/M,当0擦力,此时对A受力分析得f`1(方向向左),F(方向向右),得F-f=ma,F=u2(m+M)g+(m+M)a因此当u2(
m+M)g生相对滑动,且滑块A的加速度大于木板B的加速度。分析结果:当u1mg≦u2(m+M)g,木板B相对于地而
静比不动;当u1mg>u2(m+M)g,O)g(m+M)(u2g(u1
mg-u2(m+M)g)/M)时,滑块A与木板B发生相对滑动,且滑块A的加速度大于木板B的加速度。经典例题:例4:如图所示,
A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为μ/2。最大静摩擦力等于
滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则()A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止B.当F=5μ
mg/2时,A的加速度为μg/3C.当F>3μmg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过μ
g/2解析:A、B之间的最大静摩擦力为fmax=μmAg=2μmg,B与地面间的最大静摩擦力为f′max=μ(mA+mB)g/2
=3μmg/2,A、B发生相对滑动时的加速度为a=μg/2,此时对整体有F-f′max=(m+2m)a,所以当F=3mg·μ/2+
3ma=3μmg时,A、B将发生相对滑动;当3μmg/2≤F<2μmg时,A、B之间不会发生相对滑动,B与地面间会发生相对滑动,A
错误;当F=5μmg/5<3μmg时,A、B间不会发生相对滑动,由牛顿第二定律有a′=mA+mB(F-f′max)=3m(μmg)
=μg/3,B正确;当F>3μmg时,A、B间发生相对滑动,C正确;A对B的最大摩擦力为2μmg,无论F为何值,B的加速度最大值为
a=μg/2,D正确.类型5:地而粗糙,滑块与木板具有初速度物理条件:如图7所示,滑块的质量为m,木板的质量为
M,滑块与木板之间的动摩擦因数为u1,木板与地而的动摩擦因数为u2.初状态:滑块与木板具有相同的初速度v。
问题:分析滑块和木板之后的运动状态。分析思路:比较u1和u2的大小,分析什么情况下滑块和木板能一起做匀减速运动,
什么情况下不能一起匀减速。分析方法:分类讨论,整体法与隔离法。分析过程:对木板受力分析,f2(方向向左),f
1(方向向右),对滑块受力分析分f`1(方向向左)。所以对于木板来说,地而对它的摩擦力f2是阻力,滑块对它的摩擦力为动力,而滑块受
到的摩擦力为阻力,这些摩擦力的作用效果是阻碍相对运动。若u1>u2,滑块与木板间的摩擦力为静摩擦力,这样滑块与木板就一起以相同的加
速度做匀减速运动,加速度大小为u2g。若u1板之间发生相对滑动,它们各自做减速运动。滑块的加速度为a=(u2(m+M)g-u1mg)/M此时木板减速得快,滑块减速得慢,滑块相
对于木板向右运动。当木板减速为O后将静止,滑块继续减速,直至减速为0例5-1:如图所示,一长木板在水平地面上运动,在
某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。在物块放到木板上之后,木板运动的速度-时间图象可能是下列选项中的()思考:若木板静止在地面上,突然物块获得vo,则物块的v-t图可能如何?例5-2:如图9所示,质量M=4.0kg的长木板B静止在光滑的水平地面上,在其右端放一质量m=1.0kg的小滑块A(可视为质点).初始时刻,A、B分别以v0=2.0m/s向左、向右运动,最后A恰好没有滑离B板.已知A、B之间的动摩擦因数μ=0.40,取g=10m/s2.求:(1)A、B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向;(2)A相对地面速度为零时,B相对地面运动已发生的位移大小x;(3)木板B的长度l.
献花(0)
+1
(本文系林淼淼2002首藏)