輕松解決“板塊”問題

1、一、考點突破知識點考綱要求題型分值牛頓第二定律的應(yīng)用應(yīng)用牛頓第二定律解決問題“板塊”問題的一般模型與解決方法。選擇題解答題615分二、重難點提示理解并掌握發(fā)生相對運動時的力學(xué)特征。“板塊”問題就是通常遇到的疊放問題，由于其往往可看成由物塊和木板構(gòu)成的一對相互作用模型，故將其形象稱為“板塊”問題。其應(yīng)用的知識面較為廣泛，與運動學(xué)、受力分析、動力學(xué)、功與能等有著密切聯(lián)系，而且往往牽涉著臨界極值問題，能夠較好地考查對知識的掌握程度和對問題的分析綜合能力。常見基本問題處理方法分析物體所受的摩擦力（動力、阻力）根據(jù)物塊與木板的相對運動方向來判斷，摩擦力的突變時刻：與相同時板、塊能一起加速運動的最大加速度

2、板、塊間達到最大靜摩擦力時相對位移的計算弄清對地位移和相對位移的概念是前提?？上扔蛇\動學(xué)公式求出某段時間內(nèi)物體與傳送帶的對地位移，然后用“快”的減去“慢”的就是差距。也可應(yīng)用圖象法或相對運動法進行求解物塊不從木板上掉下去的條件物塊與木板保持相對靜止時物塊還在木板上，弄清達到臨界狀態(tài)的時間和位移關(guān)系例題1 如圖所示，一速率為v010m/s的物塊沖上一置于光滑水平面上且足夠長的木板上。物塊質(zhì)量為m4kg，木板質(zhì)量M6kg，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，試問：物塊將停在木板上何處？思路分析：物塊沖上木板后相對木板向右運動，會在木板摩擦力作用下勻減速運動，木板會在摩擦力作用下勻加速運動，兩者共速后，一起勻

3、速運動。求物塊停在木板上何處，實際是在求物塊與木板的相對位移大小。方法一（基本公式法）由牛頓第二定律可知：對物塊；對木板解得 ，設(shè)兩者共速時所用時間為t，則 解得 這段時間物塊與車的位移大小分別為兩車的位移之差故物塊能停在距木板左端5m處。方法二（圖象法）作出物塊與木板的運動圖象如圖所示。由牛頓第二定律可求得物塊與木板的加速度 兩者t時刻速度相等，則 解得 分析可知，圖中陰影面積為板、塊的相對位移，由幾何關(guān)系知故物塊能停在距木板左端5m處。方法三（相對運動法）以地面為參考系，由牛頓第二定律可知對物塊 對木板 解得 ，以木板為參考系，物塊的初速度為，加速度大小為，則兩者相對位移為故物塊能停在距木

4、板左端5m處。答案：物塊能停在距木板左端5m處。例題2 靜止在光滑水平面上的平板車B的質(zhì)量為m0.5kg、長L1m。某時刻A以v04m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，物體A的質(zhì)量M1kg，在A滑上B的同時，給B施加一個水平向右的拉力。忽略物體A的大小，已知A與B之間的動摩擦因數(shù)µ0.2，取重力加速度g10m/s2。試求：（1）若F5N，物體A在小車上運動時相對小車滑行的最大距離；（2）如果要使A不至于從B上滑落，拉力F大小應(yīng)滿足的條件。思路分析：（1）物體A滑上平板車B以后，做勻減速運動，有平板車B做加速運動，有 解得 兩者速度相同時，有 解得 這段時間內(nèi)A、B運行的位移大小分別

5、為 物體A在平板車上運動時相對平板車滑行的最大距離由于，所以以上分析和結(jié)論成立。（2）物體A不滑落的臨界條件是A到達B的右端時，A、B 具有共同的速度，則位移關(guān)系為 ；時間關(guān)系為 聯(lián)立以上兩式解得 由牛頓第二定律得若，則A滑到B的右端時，速度仍大于B的速度，A將從B右端滑落，所以要想不滑落，F(xiàn)必須大于等于1N。當F大于某一值時，在A到達B的右端之前，B就與A具有共同的速度，之后，只有A 與B保持相對靜止，才不會從B的左端滑落，所以， 由以上兩式解得 若F大于3N，A與B具有相同的速度之后，A會相對B向左滑動，要想不滑落，F(xiàn)必須小于等于3N。綜上所述，F(xiàn)應(yīng)滿足的條件是 答案：（1）0.5m （2

6、）例題3 如圖所示，在傾角為的足夠長的斜面上，有一質(zhì)量為的長木板。開始時，長木板上有一質(zhì)量為的小鐵塊（視為質(zhì)點）以相對斜面的初速度從長木板的中點沿長木板向下滑動，同時長木板在沿斜面向上的拉力作用下始終做速度為的勻速運動（已知二者速率的值），小鐵塊最終跟長木板一起向上做勻速運動。已知小鐵塊與木板、木板與斜面間的動摩擦因數(shù)均為（），試求：（1）小鐵塊在長木板上滑動時的加速度；（2）長木板至少多長。思路分析：物塊受到沿斜面的重力分量和摩擦力的作用，且由于，所以物塊受到的摩擦力一定大于重力沿斜面的分力，物塊做勻減速運動，利用牛頓第二定律即可求出加速度。由于物塊最終跟長木板一起向上做勻速運動，所以物塊速

7、度減為零后又會反向加速，但在物塊和木板共速前物塊運動方向始終沿斜面向下。（1）因為，所以小鐵塊相對木板由沿斜面向上得加速度。設(shè)小鐵塊的加速度為，由牛頓第二定律得解得 ；（2）小鐵塊先沿斜面向下勻減速至速度為零，再沿斜面向上勻加速，最終獲得穩(wěn)定速度，設(shè)時間后小鐵塊達到穩(wěn)定速度，則，設(shè)此過程小鐵塊的位移為，木板的位移為，則，方向沿斜面向下（因為），方向沿斜面向上由于，所以 答案：（1） （2） 【易錯點津】兩物體要相對滑動時的拉力如圖所示，長方體物塊A疊放在長方體物塊B上，B置于光滑水平面上，A、B質(zhì)量分別為mA6kg，mB2kg，A、B之間動摩擦因數(shù)0.2，開始時F10N，此后逐漸增加，在增大到

8、45N的過程中，則（）A. 當拉力F12N時，兩物塊均保持靜止狀態(tài)B. 兩物塊間從受力開始就有相對運動C. 兩物塊開始沒有相對運動，當拉力超過12N時，開始相對滑動D. 兩物塊間始終沒有相對運動，但AB間存在靜摩擦力，其中A對B的靜摩擦力水平向右易錯點：物塊和木板相對滑動時，由于受到平衡思想的影響，認為拉力和滑動摩擦力一樣大，進而導(dǎo)致了錯誤，就本題而言，很多人會選擇C選項。思路分析：隔離對B分析，當AB間摩擦力達到最大靜摩擦力時，A、B發(fā)生相對滑動，則aB6m/s2；再對整體分析F（mAmB）a8×6N48N，知當拉力達到48N時，A、B才發(fā)生相對滑動，由于地面光滑，只要有拉力兩物體

9、就一起運動。答案：D（答題時間：30分鐘）1. （高考全國卷）如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力Fkt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是（ ）2. 一塊足夠長的木板C質(zhì)量為2m，放在光滑水平面上，如圖所示。在木板上自左向右放有A、B兩個完全相同的物塊，兩物塊質(zhì)量均為m，與木板間的動摩擦因數(shù)均為。開始時木板靜止不動，A、B兩物塊的初速度分別為、，方向如圖所示。剛開始時A、B、C三物體的加速度之比為 ；A物塊在整個

10、運動過程中最小速度為 。3. 如圖所示，有一木板靜止在光滑且足夠長的水平面上，木板質(zhì)量為kg，長為；木板右端放著一小物塊，小物塊質(zhì)量為m1kg，其尺寸遠遠小于L。小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為。（g取10m/s2）（1）現(xiàn)用恒力F作用在木板M上，求：能使m從M上面滑落下來的F的范圍；（2）其他條件不變，若恒力F22.8N，求：m從M上面滑落下來所用的時間。4. 如圖所示，質(zhì)量M8kg的長木板放在光滑水平面上，在長木板的右端施加一水平恒力F8N，當長木板向右運動速率達到時，在其右端有一質(zhì)量為m2kg的小物塊（可視為質(zhì)點）以水平向左的速率滑上木板，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，小物塊始終沒有離開長木

11、板，求：（1）經(jīng)過多長時間小物塊與長木板相對靜止；（2）長木板至少要多長才能保證小物塊不滑離長木板； 5. 如圖所示，質(zhì)量為M的長木板，靜止放在粗糙水平面上，有一個質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點的物塊，以某一水平初速度從左端沖上木板，從物塊沖上木板到物塊和木板達到共同速度的過程中，物塊和木板的圖象分別如圖中的折線acd和bcd所示，a、b、c、d點的坐標分別為a（0，10）、b（0，0）、c（4，4）、d（12，0）。根據(jù)圖象（g10m/s2），求：（1）物塊沖上木板做勻減速直線運動的加速度大小a1，木板開始做勻加速直線運動的加速度大小a2，達到相同速度之后，一起做勻減速直線運動的加速度大小a；（2）物

12、塊質(zhì)量m與長木板質(zhì)量M之比；（3）物塊相對長木板滑行的距離。6. 如圖所示，一塊質(zhì)量為、長為的勻質(zhì)木板放在很長的光滑水平桌面上，板的左端有一質(zhì)量為的物塊，物塊上連接一根很長的細繩，細繩跨過位于桌面邊緣的定滑輪，某人以恒定的速度向下拉繩，物塊最多只能到達板的中點，而且此時板的右端尚未到達桌邊定滑輪。求：（1）物塊與板的動摩擦因數(shù)及物塊剛到達板的中點時板的位移；（2）若板與桌面間有摩擦，為使物塊能到達板右端，板與桌面的動摩擦因數(shù)的范圍。7. 如圖所示，水平地面上有一個質(zhì)量M4.0kg、長度L2.0m的木板，在F8.0 N的水平拉力作用下，以v02.0m/s的速度向右做勻速直線運動。某時刻將質(zhì)量m1

13、.0 kg的物塊（物塊可視為質(zhì)點）輕放在木板最右端。（1）若物塊與木板間無摩擦，求物塊離開木板所需的時間；（2）若物塊與木板間有摩擦，且物塊與木板間的動摩擦因數(shù)和木板與地面間的動摩擦因數(shù)相等，求將物塊放在木板上后，經(jīng)過多長時間木板停止運動。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）1.A 解析：解：當F比較小時，兩個物體相對靜止，加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律得：，at；當F比較大時，m2相對于m1運動，根據(jù)牛頓第二定律得：對m1：，、m1、m2都一定，則a1一定對m2：，a2是t的線性函數(shù)，t增大，a2增大由于，則兩木板相對滑動后a2圖象大于兩者相對靜止時圖象的斜率，故A正確。2. 1:1:1 解析：剛開始時A

14、與C，B與C均發(fā)生相對滑動，即摩擦力為滑動摩擦力。對A進行分析，受到滑動摩擦力方向與運動方向相反，故加速度，同理可得，對C進行分析可知，方向與AB初速度方向相同。故三物體剛開始時加速度之比為1:1:1。設(shè)經(jīng)過t1時間后，AC共速，則有，解得，此時AC的速度，B的速度為。此時BC間仍有相對滑動，而AC共同加速運動，故A的最小速度為。3. 解：（1）兩者能保持相對靜止的最大加速度故要使m從M上滑落，只需滿足（2）由于F22.8N >20 N，所以物塊相對于木板滑動，由牛頓第二定律知設(shè)m從M上面滑落下來所用的時間為t，則 解得 。4. 解：（1）由牛頓第二定律知 木板的加速度 物塊的加速度 設(shè)時間后，兩者達到共同速度，則對木板 對物塊 ，解得 ，；（2）此過程中，木板與物塊的位移分別為 木板長度至少為5. 解：（1）由圖象可知 ，（2）設(shè)物塊與木板間的滑動摩擦力為f1，木板與水平面間的滑動摩擦力為f2由牛頓第二定律得 對物塊： 對