突破 12 牛顿运动定律的应用之滑块—木板模型一、模型概述滑块-木板模型(如图 a),涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热,多次互相作用,属于多物体多过程问题,知识综合性较强,对能力要求较高,另外,常见的子弹射击木板(如图 b)、圆环在直杆中滑动(如图 c)都属于滑块类问题,处理方法与滑块-木板模型类似
二、滑块—木板类问题的解题思路与技巧:1.通过受力分析判断滑块和木板各自的运动状态(具体做什么运动);2.判断滑块与木板间是否存在相对运动
滑块与木板存在相对运动的临界条件是什么
⑴ 运动学条件:若两物体速度或加速度不等,则会相对滑动
⑵ 动力学条件:假设两物体间无相对滑动,先用整体法算出共同加速度,再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力 f;比较 f 与最大静摩擦力 fm的关系,若 f > fm,则发生相对滑动;否则不会发生相对滑动
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;4
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
计算滑块和木板的相对位移(即两者的位移差或位移和);6
如果滑块和木板能达到共同速度,计算共同速度和达到共同速度所需要的时间;7
滑块滑离木板的临界条件是什么
当木板的长度一定时,滑块可能从木板滑下,恰好滑到木板的边缘达到共同速度(相对静止)是滑块滑离木板的临界条件
【典例 1】 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)( ) 【答案】 A 【典例 2】如图所示,A