板块类运动问题
板块类运动问题答案
答案答案
1、分析:小物块C 放到木板上后,放到木板上后,C C 受力如图1,离开木板之前作向右的匀加速运动,假设C 离开木板时的速度为v C ,C 离开木板后向右做平抛运动,砸到地面后立即停下来;木板的受力如图2,C 离开它之前,木板做匀减速运动,假设C 离开木板时木板的速度为v A ,随后木板以初速度v A 匀减速滑动,直到停下来。减速滑动,直到停下来。
(1)C 平抛过程中只受重力作用,机械能守恒,得:平抛过程中只受重力作用,机械能守恒,得:
02
122
2+=+KC C E gh m v m
代入数据:s m v
C
/1
=
向右平抛的水平位移:m g
h v
t
v S
c
c
c X
1.02==
=
所以C 离开木板后,木板实际上由于地面摩擦力而匀减速滑动的位移为:离开木板后,木板实际上由于地面摩擦力而匀减速滑动的位移为:
m
S
S
S
X
1
1
=+
=
滑
C 离开木板后,木板受力如图3,由牛顿第二定律:,由牛顿第二定律:
01
1
a
m g m f
==m 地 得:22
0/2s m g a ==m
故:s
m S
a v A
/220
=
=
(2)小物块C 放到木板上后离开木板之前,放到木板上后离开木板之前,假设小物块假设小物块C 在这个过程中的位移为S 2,则木板的位移为S 2+l , , , 根据动能定理:根据动能定理:根据动能定理:
对木板1m : )(2
1))((2
0212v v m l S f f A -=++-地 ①①
对小物块2m :021
2
22-=C v m fS ②②
假设C 滑上木块到分离所经历的时间为t ,规定水平向右为正方向,根据动量定理:,规定水平向右为正方向,根据动量定理: 对木板1m : )()(01v v m t f f A -=+-地 ③③ 对小物块2m :02-=C v m ft ④④
动量守恒定律之板块问题
动量守恒定律之板块问题
目的:除碰撞过程,其他过程需要考虑摩擦力或者其他外力1.如图所示,质量为20kg的平板小车的后端放有质量为10kg 的小铁块,它与车之间的动摩擦因数为0.5。开始时,车以速度6m/s向左在光滑的水平面上运动,铁块以速度6m/s向右运动。(g=10m/s2)求:
(1)小车与铁块共同运动的速度。
(2)小车至少多长,铁块才不会从小车上掉下去。
(3)系统产生的内能是多少?
2. 如图所示,光滑水平地面上停着一辆平板车,其质量为2m,长为L,车上右端(A点)有一块静止的质量为m的小金属块。金属块与平板车的上表面之间存在摩擦,以上表面的中点C为分界点,已知金属块与AC段间的动摩擦因数为μ,与CB段的动摩擦因数为未知。现给车一个向右的水平恒力F=5μmg,使车向右运动,同时金属块在车上也开始滑动,当金属块滑到中点C时,立即撤去这个水平恒力F,最后金属块恰好停在车的左端(B点)。已知重力加速度为g,求:
(1)撤去力F的瞬间,金属块的速度v1、车的速度v2分别为多少?
(2)金属块与CB段的动摩擦因数μ′。
3. 如图所示,在光滑水平面上有一辆质量M=8 kg的平板小车,车上有一个质量m=1.9 kg的木块(木块可视为质点),车与木块一起以v=1 m/s的速度水平向右匀速行驶.一颗质量m0=0.1 kg的子弹以v0=179 m/s 的初速度水平向左飞,瞬间击中木块并留在其中.已知木块与平板之间的动摩擦因数=0.54,(g=10 m/s2)求:
①子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度
②若是木块刚好不会从车上掉下,则小车的平板至少多长?
板块模型难题专题训练
板块类运动问题专题练习
1.质量为m=1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在质量为M=3.0 kg的木板的右端,木板上表面光滑,木板与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,木板长L=1.0 m。开始时两者都处于静止状态,现对木板施加水平向右的恒力F=12 N,如图所示,经一段时间后撤去F,小滑块始终在木板上。g取10 m/s2。
(1)求撤去外力前后木板的加速度的大小和方向;
(2)设经过时间t1撤去外力,试画出木板从开始运动到停止过程中的速度—时间图象;
(3)求水平恒力F作用的最长时间。
变式:若小滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2,地面光滑,水平恒力F作用的最长时间是多少?
2.(1) a1=错误!未找到引用源。 m/s2,方向向右a2=错误!未找到引用源。 m/s2,方向向左(2)
(3) 1 s 变式:1s
【解析】(1)由牛顿第二定律得:
撤力前:F-μ(m+M)g=Ma1,解得a1=错误!未找到引用源。 m/s2,方向向右
撤力后:μ(m+M)g=Ma2,解得a2=错误!未找到引用源。 m/s2,方向向左
(2)由于减速过程加速度的大小为加速过程的两倍,所以加速时间为t1,则再经t1/2,木板的速度就减小为零。其速度—时间图象如图。
(3)方法一木板先加速后减速运动,设加速过程的位移为x1,加速运动的时间为t1,减速过程的位移为x2,减速运动的时间为t2。
由运动学规律有
x1=错误!未找到引用源。a1错误!未找到引用源。,x2=错误!未找到引用源。a2错误!未找到引用源。
小滑块始终在木板上,应满足x1+x2≤L
物理板块运动所有题型
物理板块运动所有题型
物理板块包含了不少个题型,可以分为四大类:
1. 解决实际问题题型,特征是要求解决实际问题。这类题通常是模拟
实际问题,把复杂的实际问题简化成计算机可解决的问题,用数学、
物理原理,去解决用计算机能解决的问题;
2. 物理实验题型,特征是要求实施物理实验,具体的实验要求也不尽
相同,有的要求要求考生运行一次实验,有的要求考生运行多次实验,有的要求考生根据实验结果绘制出实验曲线;
3. 理论分析题型,特征是要求考生对某一物理现象进行理论分析以及
计算,常见的有应力、电磁、光学等;
4. 数据处理题型,特征是要求考生用实验测得的数据进行评价和分析,主要有统计、图形识别等方面要求。
《板块问题》
《板块问题》
板块模型的典型特点是:上下叠放的两个物体,在摩擦力的作用下两个物体发生相对运动。
通常情况下,板块模型由上下叠放的小木块和长木板共同组成,小木块在上,长木板在下。
在做板块模型题目的过程中
需要同学们重点关注
以下两个方面的易混淆知识点:
1.长木板下表面是否存在摩擦力?如果存在,存在的是静摩擦力还是滑动摩擦力?如果是滑动摩擦力,对应的FN应该如何计算?
2.小木块和长木板之间是否存在摩擦力,如果存在,存在的是静摩擦力还是滑动摩擦力?
所以同学们需要在题干中
注意对已知条件进行关注:
1.长木板的上下两表面是否粗糙或光滑?
2.初始时刻板块之间是否发生了相对运动?
3.板块是否受到外力F,如果有受到外力,是作用在长木板还是小木块上?
4.初始时刻小木块放在长木板的哪个位置?
5.长木板的长度是否存在限制?
明确已知条件之后
同学们在解决板块问题的过程中
也需要重点关注以下三个关系:
1.加速度关系:
如果板块之间没有发生相对运动,可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度;
如果板块之间发生相对运动,应该采用“隔离法”分别求出板、块运动的加速度。做题过程中应该注意找出板块是否发生相对运动等隐含的条件。
2.速度关系:
板块之间发生相对运动时,需要认清板块的速度关系,从而确定板块所受到的摩擦力,尤其应当注意,当板块的速度相同时,摩擦力会发生突变的特殊情况。
3.位移关系:
板块叠放在一起运动时,应仔细分析板、块的运动过程,认清板块整体对地位移和板块之间的相对位移之间的关系。
同学们遇到的板块问题,本质上可以拆分为:对加速度不同的连接体的分析以及追及和相遇问题,于亮老师也为同学们构建出了详细的问题解决网络。
子弹 板块类运动问题
子弹 板块类运动问题
一、模型和问题
例1、一质量为M 的木块放在光滑的水平面上,一质量m 的子弹以初速度v 0水平飞来打进木块并留在其中,设相互作用力为f
问题4 系统损失的机械能、系统增加的内能
E 损=
)
(2)(2
12120
2
20
m M Mmv
v
m M mv
+=
+-
由问题3可得:
)
(2)(20
21m M Mmv
s f s s f Q +=
⋅=-=相
说明: 相互作用力与相对位移(或路程)的乘积等于系统机械能的减小,这是一个重要关系,通常都可
直接运用。
问题6 要使子弹不穿出木块,木块至少多长?(v 0、m 、M 、f 一定)
运用能量关系 fL=
2
2
0)(2
121v m M mv +-
)
(220
m M f Mmv
L +=
∴
例2.木板M 放在光滑水平面上,木块m 以初速度V 0滑上木板,最终与木板一起运动,两者间动摩擦因数为μ,求:
1.木块与木板相对静止时的速度; 2.木块在木板上滑行的时间;
0V
3.在整个过程中系统增加的内能;
4.为使木块不从木板上掉下,木板至少多长?解略:
例3
例3.光滑水平面上,木板以V 0向右运动,木块m 轻轻放上木板的右端,令木块不会从木板上掉下来,两者间动摩擦因数为μ,求①从m 放上M 至相对静止,m 发生的位移;②系统增加的内能;③木板至少多长?④若对长木板施加一水平向右的作用力,使长木板速度保持不变,则相对滑动过程中,系统增加的内能以及水平力所做的功为多少?
解析:
①根据动量守恒定律得: v m M Mv )(0+= ⑪
m
M Mv
v +=
⑫
对木块使用动能定理: 2
板块运动习题
板块运动
―、单项选择题
1 . 关于地球六大板块划分的正确叙述是
A . 把地壳分为六大板块B.把陆地分为六大板块
C . 把岩石圈分为六大板块 D.把整个地球分为六大板块
2 . 在板块张裂地区,常形成
A . 裂谷或海洋 B.海沟和洋脊C . 岛弧链和海岸山脉D.褶皱山脉和高原
3 . 地震震级每相差一级,所释放的能量大约相差
A. 60多倍
B. 30多倍
C.100多倍
D.90多倍
4 . 下列关于板块构造学说的正确叙述是
A . 板块内部地壳不稳定,多火山、地震
B.板块之间不会出现碰撞现状
C . 在板块相碰撞挤压的地区,常形成高大山脉
D.各板块交界处是地壳最稳定的地方
5 . 科学家依据下列哪项事实推断海底在扩张(
A.大陆会漂移
B. 海底有高原、盆地、洋脊、海沟等多种地形
C. 离洋脊越远,岩石年龄越老,并在洋脊两侧呈对称分布
D. 海底有火山爆发
6 . 在同一次地震中,不同地区
A . 震级和烈度都不同
B . 震级和烈度都相同
C . 震级不同、烈度相同
D . 震级相同、烈度不同
7.板块构造学说认为,太平洋西部边缘深海沟的形成是由于
A . 两个大洋板块碰撞形成
B . 两个大陆板块碰撞形成 C. 大洋板块与大陆板块碰撞形成D . 两个板块张裂形成
8环太平洋带和地中海一喜马拉雅带,集中分布了世界上绝大多数的
①地震②地热③泥石流④火山
A‧①② B .①③ C.①④ D‧②③
块构造学说是20世纪最重要的科学成果之一。下图为某种类型的板块边界示意图完成.
9 〜10 题。
9.图示的板块边界是
A.大陆板块与大陆板块的碰撞边界 .B大洋板块内部的生长边界‧
板块运动问题
专题1:板块问题
考点1:平衡状态下的板块问题总结
1、(单选)如图所示,放在粗糙水平面上的物体A 上叠放着物体B ,A 和B 之间有一根处于压缩状态的弹簧。物体
A 、
B 均处于静止状态,下列说法中正确的是( )
A.B 受到向左的摩擦力
B.B 对A 的摩擦力向右
C.地面对A 的摩擦力向右
D.地面对A 没有摩擦力
2、(单选)如图所示,质量为1m 的木块受到向右的拉力F 的作用沿质量为2m 的长木板向右滑行,长木板保持静止状态.已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为2μ,则( )
A. 长木板受到地面的摩擦力大小一定是()212m m g μ+
B. 长木板受到地面的摩擦力大小一定不是21m g μ
C. 若改变F 的大小,当()212F m m g μ>+时,长木板将开始运动
D. 无论怎样改变F 的大小,长木板都不可能运动
3、(单选)如图所示,物体A 、B 叠放在物体C 上,C 置于水平地面上,水平力F 作用于B ,使A 、B 、C 一起匀速运动,各接触面间摩擦力的情况是( ) A .B 对C 有向左的摩擦力 B .C 对A 有向左的摩擦力 C .物体C 受到三个摩擦力作用 D .C 对地面有向右的摩擦力
4、(单选)如图所示,A 、B 两物体叠放在水平地面上,A 物体质量m =20 kg ,B 物体质量M =30 kg 。处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁,另一端与A 物体相连,轻弹簧处于自然状态,其劲度系数为250 N/m ,A 与B 之间、
B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5。现有一水平推力F 作用于物体B 上使B 缓慢地向墙壁移动,当移动0.2 m
高考物理专题讲座:板块问题
牛顿运动定律的应用
考点1、板块的临界问题 【例1】木板M静止在光滑水平面上,木板上放着一个小滑块m,与木板之间的动摩擦因数μ,为了使得m能从M上滑落下来,求下列各种情况下力F的大小范围。
F
M
m
m
F
M
(1)
(2)
解析(1)m与M刚要发生相对滑动的临界条件:①要滑动:m与M间的静摩擦力达到最大静摩擦力;②未滑动:此时m与M加速度仍相同。受力分析如图,先隔离m,由牛顿第二定律可得:a=μmg/m=μg 再对整体,由牛顿第二定律可得:F0=(M+m)a 解得:F0=μ(M+m) g 所以,F的大小范围为:F>μ(M+m)g
F
A
B
图(1)
F′
A
B
图(2)
答案:根据图(1),设A、B间的静摩擦力达到最大值fm时,系统的加速度为a.根据牛顿第二定律有:F=(mA+mB)a ① fm=mAa ② 代入数值联立解得:fm=2.0N ③ 根据图(2)设A、B刚开始滑动时系统的加速度为a',根据牛顿第二定律有: fm=mBa' ④ Fm=(mA+mB)a' ⑤ 联立解得:Fm=6.0N ⑥
A
F
B
答案:D
2.如图所示,在光滑水平面上有一小车A,其质量为mA=2.0kg,小车上放一个物体B,其质量为mB=1.0kg,如图(1)所示。给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0N时,A、B开始相对滑动。如果撤去F,对A施加一水平推力F′,如图(2)所示,要使A、B不相对滑动,求F′的最大值Fm.
板块问题(详解)
F M m m M
M
f m F m
f m
M
f m F
m f m
M
m
F
x 1 F
x
L
此时木板的加速度a2为a2=f/M=
f
x2
x L
F
B F
120
3A F
B
F A B F ′ A B
f m =m Ba ' ④ F m=(m A +m B )a ' ⑤ 联立解得:F m=6.0N ⑥
3.如图所示,长为L =6m 、质量M =4kg 的长木板放置于光滑的水平面上,其左端有一大小可忽略,质量为m =1kg 的物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,开始时物块与木板都处于静止状态,现对物块施加F =8N ,方向水平向右的恒定拉力,求:(g =10m/s 2) ⑴小物块的加速度;⑴小物块的加速度;
⑵物块从木板左端运动到右端经历的时间。⑵物块从木板左端运动到右端经历的时间。
答案:⑴设小物块的加速度为a 1,由牛顿第二定律得,由牛顿第二定律得 F -μmg=ma 1
代入数据得: a 1= 4m/s 2
⑵设小物块的加速度为a 2,由牛顿第二定律得:μmg=Ma 2 由运动学规律可得:由运动学规律可得: L+½a 2t 2=½a 1t 2
代入数据得:t =2s
4.如图所示,在光滑的桌面上叠放着一质量为m A =2.0kg 的薄木板A 和质量为m B =3 kg 的金属块B .A 的长度L =2.0m .B 上有轻线绕过定滑轮与质量为m C =1.0 kg 的物块C 相连.B 与A 之间的滑动摩擦因数之间的滑动摩擦因数 µ
=0.10,最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态,绳被拉直,B 位于A 的左端(如图),然后放手,求经过多长时间t 后 B 从 A 的右端脱离(设 A 的右端距滑轮足够远)(取g =10m/s 2).
物理板块问题经典题型总结
物理板块问题经典题型总结
以下是常见的物理板块问题的经典题型,包括典型问题、解题方法以及常见错误等。
一、滑块-滑板问题
1. 典型问题:一个滑块以初速度v₀放在光滑斜面底端,滑块和滑板之间的滑动摩擦力为f,滑板足够长,滑块在滑板上滑行的时间为t₁,滑块在滑板上滑行的距离为s₁。
2. 解题方法:使用牛顿第二定律和运动学公式解题。
3. 常见错误:忽略滑板对滑块的反向作用力,导致计算错误。
二、斜面-滑块问题
1. 典型问题:一个滑块放在斜面底端,斜面的倾角为θ,滑块受到的重力为G,斜面对滑块的支持力为N,滑动摩擦力为f,滑块沿斜面滑行的加速度为a。
2. 解题方法:使用牛顿第二定律和运动学公式解题。
3. 常见错误:忽略斜面对滑块的摩擦力作用,导致计算错误。
三、传送带问题
1. 典型问题:一个物体放在传送带上,传送带的速度为v₀,物体受到的滑
动摩擦力为f,物体在传送带上滑行的距离为s₁。
2. 解题方法:使用牛顿第二定律和运动学公式解题。
3. 常见错误:忽略传送带对物体的反向作用力,导致计算错误。
四、绳-滑块问题
1. 典型问题:一个滑块通过一根轻绳连接在固定点上,轻绳的长度为L,滑块受到的重力为G,滑动摩擦力为f,滑块在水平面上做圆周运动的半径为r。
2. 解题方法:使用牛顿第二定律和向心力公式解题。
3. 常见错误:忽略绳对滑块的拉力作用,导致计算错误。
以上是一些常见的物理板块问题的经典题型,通过掌握这些题型的解题方法和常见错误,可以更好地理解和掌握物理板块问题的解题技巧。
板块类问题专题练习(含详细答案)
板块类运动问题专题练习
1.(8分)如图13所示,有一定厚度的长木板AB 在水平面上滑行,木板的质量m 1=4.0kg .木板与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,木板上表面距水平面的高度h =0.050m .当木板滑行速度v 0=3.0m/s 时,将一小物块C 轻放在木板右端B 点处.C 可视为质点,它的质量m 2=1.0kg .经过一段时间,小物块C 从木板的左端A 点滑出,它落地时的动能E KC =1.0J .小物块落地后,木板又滑行了一段距离停在水平面上,这时,木板左端A 点距小物块的落地点的水平距离S 1=0.90m .求:
(1)小物块C 从木板的A 点滑出时,木板速度的大小v A ; (2)木板AB 的长度L .
2.(8分)如图11所示,将工件P (可视为质点)无初速地轻放在以速率v 匀速运行的水平传送带的最左端A ,工件P 在传送带的作用下开始运动,然后从传送带最右端B 飞出,落在水平地面上. 已知AB 的长度L =7.5m ,B 距地面的高度h =0.80m. 当v =3.0m/s 时,工件P 从A 端运动到落地点所用的时间t 0=4.4s. 求:
(1)工件P 与传送带之间的动摩擦因数μ; (2)当传送带分别以不同的速率v (运行方向不变)匀速运行时,工件P 均以v 0=5.0m/s 的初速度从A 端水平向右滑上传送带. 试分析当v 的取值在什么范围内变化时,工件P 从A 端运动到落地点所用的时间t 保持不变,并求出对应的时间t (结果保留两位有效数字) .
3.(8分)如图11所示,水平地面上一个质量M =4.0 kg 、长度L =2.0 m 的木板,在F=8.0 N 的水平拉力作用下,以v 0=2.0 m/s 的速度向右做匀速直线运动.某时刻将质量m =l.0 kg 的物块(物块可视为质点)轻放在木板最右端. (1)若物块与木板间无摩擦,求物块离开木板所需的时间;
板块运动专题讲解
v 0=10m/s 的物块冲上一置于光滑水平面上且足够长的木板上。物块质量为m =4kg ,木板质量M =6kg ,物块与木板间的动摩擦因数6.0=μ,试问:物块将停在木板上何处
【启导】物块冲上木板后相对木板向右运动,会在木板摩擦力作用下匀减速运动,木板会在摩擦力作用下匀加速运动,两者共速后,一起匀速运动。求物块停在木板上何处,实际是在求物块与木板的相对位移大小。 【解析】
方法一(基本公式法) 由牛顿第二定律可知 对物块 1ma mg =μ 对木板 2Ma mg =μ 解得 2
1m/s 6=a ,2
2m/s 4=a 设两者共速时所用时间为t ,则
t a t a v 210=-
解得 s 1=t
这段时间物块与车的位移大小分别为
m 721
2101=-=t a t v x
m 22
1
222==t a x
两车的位移之差
m 521=-=∆x x x 故物块能停距木板左端5m 处 方法二(图像法)
作出物块与木板的运动图像如图所示。由牛顿第二定律可求得物块与木板的加速度
v
v1.0 可编辑可修改
21m/s 6==g a μ
22m/s 4==
g M
m
a μ 两者t 时刻速度相等,则
t a t a v 210=-
解得 s 1=t
分析可知,图中阴影面积为板、块的相对位移,由几何关系知
m 52
1
0==
∆t v x 故物块能停距木板左端5m 处 解法三(相对运动法)
以地面为参考系,由牛顿第二定律可知 对物块 1ma mg =μ 对木板 2Ma mg =μ 解得 2
1m/s 6=a ,2
2m/s 4=a
以木板为参考系,物块的初速度为0v ,加速度为()21a a +-,则 两者相对位移为
板块类运动问题
板块类运动问题
1.两个物体之间相对运动的问题
问题的提出:两个物体叠加起来,在外力F作用下的运动状态是需要讨论的。如果外力F过小,那么两物体是相对静止的,如果外力F过大,那么两物体是相对运动的。
两个物体间要发生相对运动的条件:两个物体间的静摩擦力必须达到最大值此类问题的处理方法:
(1)假设两个物体相对静止,对两个物体分别写牛顿第二定律
(2)根据加速度相等,得出静摩擦力的表达式,
(3)根据静摩擦力小于最大静摩擦力,据此可以求出临界的外力F0
(4)讨论:当F>F0,两物体之间是相对运动的。对两个物体分别写牛顿第二定律,不
两物体之间是相对静止的,对受外力F的物体的加速度是恒定不变的。当F
0,
两物体整体写牛顿第二定律。
(5)注意:地面是否有摩擦力
2.两个物体之间发生相对运动后计算相对位移的问题
问题的提出:一个物体在一个木板上滑动,如果木板的长度有限,那么一定需
要讨论物体是否能从木板上掉下来。
处理方法:
(1)判断两物体共速时的相对位移与木板长度之间的关系。若x相=L,则物体恰好不从木板上掉下。(这是一个临界条件!可以求出木板的最小长度)
(2)若x相>L,则两物体不能达到共速,物体会从木板上落下,物体离开木板时,二者的速度是不相同的。
(3)若x相
常见的情形有以下几种:
(1)最简单的问题:两个物体处于光滑的水平面上,上面的物块以初速度滑上
木板,在滑动摩擦力作用下,最终达到一个共速的状态,最后一直匀速运动下去
(相对静止)。此类问题可以通过动量守恒定律快速的解出共速的速度,进而可以
通过功能关系计算相对位移。(此类问题本质上应该属于动量守恒中完全非弹性碰撞的范畴,可以从动力学角度分析,熟悉牛顿第二定律和匀变速运动)
高考物理运动学板块运动经典题型解题方法
B.物块的质量
C.物块与木板的质量之和
D.物块与木板之间的动摩擦因数
【答案】AD
【解析】A.根据最终小物块恰好没有滑出长木板,由图像可求出木板的长度为
L
v1
2
v0
t1
v1 2
t1
v0 2
t1
故 A 符合题意;
BC.物块的质量不能求出来,也无法求出木板的质量,故不能求出物块与木板的质量之和,只能根据图
g=10m/s2,从铅块刚滑上木板到木板达到最大速度的过程中,求:
(1)本板运动的位移;
(2)铅块与木板间因摩擦产生的内能.
【答案】(1) 0.5m (2) 12J
【解析】
(1)设小铅块在木板上滑动过程中,木板达到最大速度时,木板运动的位移为 x1,由动能定理得
2mg
1 ( M
m)g x1
1 2
Mv2
2
(2)若 μ1=0.4,求滑块运动时间.(结果用分数表示)
解:(1)滑上木板 A 时,木板不动,由受力分析得:μ1m1g≤μ2(m1+2m2)g 若滑上木板 B 时,木板 B 开始滑动,由受力分析得:μ1m1g>μ2(m1+m2)g 代入数据得:0.35<μ≤0.5; (2)若 μ1=0.4,则货物在木板 A 上滑动时,木板不动.设货物在木板 A 上做减速运动时的加速度大小 为 a1,由牛顿第二定律得,μ1m1g=m1a 解得:a1=4m/s2 由﹣2a1L=v12﹣v02 达到 B 板时速度 v1=4m/s 在 A 板上滑动时间由 v1=v0﹣at1,解得:t1=0.5s
板块类运动问题
板块类运动问题
1.两个物体之间相对运动的问题
问题的提出:两个物体叠加起来,在外力F作用下的运动状态是需要讨论的。如果外力F过小,那
么两物体是相对静止的,如果外力F过大,那么两物体是相对运动的。
两个物体间要发生相对运动的条件:两个物体间的静摩擦力必须达到最大值
此类问题的处理方法:
(1)假设两个物体相对静止,对两个物体分别写牛顿第二定律
(2)根据加速度相等,得出静摩擦力的表达式,
(3)根据静摩擦力小于最大静摩擦力,据此可以求出临界的外力F o
(4)讨论:当F>F o,两物体之间是相对运动的。对两个物体分别写牛顿第二定律,不受外力F的物体的加
速度是恒定不变的。当F<R,两物体之间是相对静止的,对两物体整体写牛顿第二定律。
(5)注意:地面是否有摩擦力
2.两个物体之间发生相对运动后计算相对位移的问题
问题的提出:一个物体在一个木板上滑动,如果木板的长度有限,那么一定需要讨论物体是否能从
木板上掉下来。
处理方法:
(1)判断两物体共速时的相对位移与木板长度之间的关系。若乂相=',则物体恰好不从木板上掉下。(这是一个临界
条件!可以求出木板的最小长度)
(2)若则两物体不能达到共速,物体会从木板上落下,物体离开木板时,二者的速度是不相同的。
(3)若,町则两物体能达到共速,共速后依然有一段过程,二者相对静止。
常见的情形有以下几种:
(1)最简单的问题:两个物体处于光滑的水平面上,上面的物块以初速度滑上木板,在滑动摩擦力作用下,最终达到一个共速的状态,最后一直匀速运动下去(相对静止)。此类问题可以通过动量守恒定律快速的解出共速的速度,进而可以通过功能关系计算相对位移。(此类问题本质上应该属于动量守恒
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板块类运动问题
1.两个物体之间相对运动的问题
问题的提出:两个物体叠加起来,在外力F作用下的运动状态是需要讨论的。如果外力F过小,那么两物体是相对静止的,如果外力F过大,那么两物体是相对运动的。
两个物体间要发生相对运动的条件:两个物体间的静摩擦力必须达到最大值
此类问题的处理方法:
(1)假设两个物体相对静止,对两个物体分别写牛顿第二定律
(2)根据加速度相等,得出静摩擦力的表达式,
(3)根据静摩擦力小于最大静摩擦力,据此可以求出临界的外力F0
(4)讨论:当F>F0,两物体之间是相对运动的。对两个物体分别写牛顿第二定律,不受外力F的物体的加
速度是恒定不变的。当F (5)注意:地面是否有摩擦力 2.两个物体之间发生相对运动后计算相对位移的问题 问题的提出:一个物体在一个木板上滑动,如果木板的长度有限,那么一定需要讨论物体是否能从木板上掉下来。 处理方法: (1)判断两物体共速时的相对位移与木板长度之间的关系。若,则物体恰好不从木板上掉下。 (这是一个临界条件!可以求出木板的最小长度) (2)若,则两物体不能达到共速,物体会从木板上落下,物体离开木板时,二者的速度是不相同的。 (3)若,则两物体能达到共速,共速后依然有一段过程,二者相对静止。 常见的情形有以下几种: (1)最简单的问题:两个物体处于光滑的水平面上,上面的物块以初速度滑上木板,在滑动摩擦力作用下,最终达到一个共速的状态,最后一直匀速运动下去(相对静止)。此类问题可以通过动量守恒定律快速的解出共速的速度,进而可以通过功能关系计算相对位移。(此类问题本质上应该属于动量守恒中完全非弹性碰撞的范畴,可以从动力学角度分析,熟悉牛顿第二定律和匀变速运动) (2)两个物体叠加起来,只有下面木板运动,木板在外力F 作用下,先匀加速后匀减速,物块恰好不从木板上掉落,相对位移恰好为木板的长度,与物块没有什么关系。 (3)问题(1)的变体,实际上难度远超过问题(1),只需要将水平面改为粗糙的。两个物体相对运动,一个加速,一个减速,但是水平面是粗糙的,当两个物体相对静止时,需要判断两个物体在地面摩擦力的作用下是一起相对静止还是相对运动?这就回到了第一类问题上。典型例题:2013 新课标II (4)两个物体叠放在斜面上,先相对运动,再相对静止或者相对运动。两个物体经过的状态都有两个,然后得计算相对位移。典型例题:2015新课标II 。 方法提炼: 从以上遇到的题型可以看出。此类问题比较难的就是两个物体同时经历了两个过程,然后计算相对位移,处理这类问题关键点在于: (1) 正确的判断出物体的运动过程 (2) V -t 图像若有拐点,说明该拐点肯定是摩擦力突变的位置,注意画出摩擦力的方向。 (3) 根据牛顿第二定律计算两物体在不同阶段的加速度(注意下面木板所受摩擦力大小,斜面上物体所受 摩擦力大小) (4) 尽可能的用v-t 图像处理。 典型例题分析: 考点1:用牛顿第二定律分析两物体相对静止和相对运动时的加速度 例1:★★【2011 新课标】如图所示,在光滑水平面上有一质量为m 1的足够长的木板,其上叠放一质量为m 2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a 1和a 2.下列反映a 1和a 2变化的图线中正确的是 ( ) 【分析】:1.本题是对板块类问题模型的考察。 2.F 过小,两物体相对静止,F 过大,两物体相对运动。根据牛顿第二定律计算物体的加速度。 选A 。开始运动时F 较小,两物体之间为静摩擦力不会相对滑动,由牛顿第二定律有,kt=(m 1+m 2) a ,解得a=k m 1+m 2 t ,在a —t 图象中是一条直线,设1m 与m 2之间的动摩擦因数为μ,1m 的最大加速度11,m g a m μ=2当F 增大到使m 2的加速度a 2>g μ时,两物体开始分离,此时两物体之间为滑动摩擦 力,对m 1应用牛顿第二定律有,μm 2g= m 1 a 1,解得a 1=μm 2g m 1 为定值,在a —t 图象中是一条平行于水平t 轴的直线,对m 2应用牛顿第二定律有,kt -μm 2g= m 2 a 2,解得a 2=k m 2 t -μg ,由于k m 2 >k m 1+m 2 ,即分离后在a —t 图象中a 2的斜率更大,故B 、C 、D 错,A 正确。 例2:★★★ 【2014·江苏·8】(多选)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12 μ.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 =52μmg 时,A 的加速度为13 μg C .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12 μg 【分析】1.两个物体要相对地面滑动,F 得大于地面对B 的滑动摩擦力。 2.A 和B 之间发生相对滑动,需要计算临界力F 的大小,需要注意摩擦因数不同。 3.下面物体B 的最大加速度可以计算出!(A 对B 的摩擦力达到最大静摩擦力时加速度最大) 答案 BCD 解析 当0 μmg 误,选项C 正确.当F =52μmg 时,A 与B 共同的加速度a =F -32μmg 3m =13 μg ,选项B 正确.F 较大时,取物块B 为研究对象,物块B 的加速度最大为a 2=2μmg -32μmg m =12 μg ,选项D 正确. 考点2:板块类运动的问题的运动分析 例3:★★★如图所示,质量为M 的长木板,静止放置在粗糙水平地面上,有一个质量为m 、可视为质点的物块,以某一水平初速度从左端冲上木板.从物块冲上木板到物块和木板达到共同速度的过程中,物