板块模型
1 2 1 2 Δx1=v0t1- a1t1- a2t1=1.25 m, 2 2 撤掉F后,物块相对于木板上滑,加速度大小仍为a1= 8 m/s2,物块减速上滑, 对木板有Mgsinθ+μ2(M+m)gcosθ-μ1mgcosθ=Ma2′ 则a2′=12 m/s2,方向沿斜面向下,木板减速上滑。 由于Mgsinθ+μ1mgcosθ=μ2(M+m)gcosθ 则木板速度减为零后,物块在木板上滑动时,木板保 1 1 持静止,经过t2= s,木板停止,经过t2′= s,物块速 12 8 度减为零,此过程,物块和木板的相对位移
的山坡C,上面有一质量为m的石板B,其上
下表面与斜坡平行;B上有一碎石堆A(含有大量泥土),A 和B均处于静止状态,如图所示。假设某次暴雨中,A浸透 雨水后总质量也为m(可视为质量不变的滑块),在极短时间 3 内,A、B间的动摩擦因数μ1减小为 ,B、C间的动摩擦因 8
数μ2减小为0.5,A、B开始运动,此时刻为计时起点;在第 2 s末,B的上表面突然变为光滑,μ2保持不变。已知A开始 运动时,A离B下边缘的距离l=27 m,C足够长。设最大静 摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10 求: m/s2。
(3)只要相对运动,需分别进行受力分析,找出各自的 位移、速度和加速度的关系,找出它们的位移、速度与加 速度的内在联系,再确立方程去解决。 (4)有时速度相等是解决问题的关键,再由牛顿第二定 律去分析是继续相对运动还是一起做相同的规律运动。
2. (2017· 重庆八中一模)如图所示,质量M=1 kg的木 板静置于倾角为37° 的足够长的固定斜面上的某个位置,质 量m=1 kg、可视为质点的小物块以初速度v0=5 m/s从木 板的下端冲上木板,同时在木板上端施加一个沿斜面向上 的外力F=14 N,使木板从静止开始运动,当小物块与木 板共速时,撤去该外力,最终小物块从木板的下端滑出。 已知小物块与木板之间的动摩擦因数为0.25,木板与斜面 之间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力, g取10 m/s2,sin37° =0.6,cos37° =0.8.求:
v共 v共 1 Δx2= t2′- t2= m 2 2 48 61 故木板的最小长度Lmin=Δx1+Δx2= m。 48 (3)物块在木板上下滑时,木板静止不动, 物块的加速度a1′=gsinθ-μ1gcosθ=4 m/s2 1 2 Lmin= a1′t3 ,得t3= 2
5 t=t1+t2′+t3= + 8
(1)在0~2 s时间内A和B加速度的大小; (2)A在B上总的运动时间。
答案
(1)3 m/s2
1 m/s2
(2)4 s
[多途归一] 1.特点:涉及两个物体,且物体间存在相对滑动。 2.过程分析 (1)前提一般都以地面为参考系。 (2)存在下列几种情况: ①同向相对运动最终不分离 ②同向相对运动最终分离 ③相向运动最终分离 ④相向运动最终又同向运动不分离
3.(2017· 全国卷Ⅲ)如图所示,两个滑块A和B的质量 分别为mA=1 kg和mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木 板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板 的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某 时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦 力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2。求:
2018年高考备考
从力的角度解读板块模型 [多维概述] 1.模型特点 (1)上、下叠放两个物体,并且两物体在外力作用下(或 有初速度、或有相互摩擦力的相互作用)共同运动或发生相 对滑动,通常与水平面或斜面背景关联。 (2)两种位移关系: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。
(1)物块和木板共速前,物块和木板的加速度; (2)木板的最小长度; (3)物块在木板上运动的总时间。
5 (3) + 8
答案
(1)见解析
61 (2) m 48
61 s 96
解析பைடு நூலகம்
(1)物块与木板共速前,对物块分析有
mgsinθ+μ1mgcosθ=ma1 得a1=8 m/s2,方向沿斜面向下,物块减速上滑; 对木板分析有 F+μ1mgcosθ-Mgsinθ-μ2(m+M)gcosθ=Ma2 得a2=2 m/s2,方向沿斜面向上,木板加速上滑。 (2)物块与木板共速时有v共=v0-a1t1,v共=a2t1 代入数据解得t1=0.5 s,v共=1 m/s 共速时物块与木板的相对位移
(1)B与木板相对静止时,木板的速度; (2)A、B开始运动时,两者之间的距离。
答案
(1)1 m/s
(2)1.9 m
多维角度2 斜面上的板块问题 [例2] (2015· 全国卷Ⅱ)下暴雨时,有时会发生山体 滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为θ=
3 sin37° = 37° 5
61 s 96 61 s。 96
物块在木板上运动的总时间