物理板塊模型實(shí)例解析51

1、物理板塊模型實(shí)例解析512012-8-22板塊模型是一種復(fù)合模型，是由板模型和滑塊模型組合而成的，在試題中是比較常見的模型類型。求解板塊模型題首先要從板和滑塊兩個(gè)模型的特點(diǎn)出發(fā)，分析滑塊與板的特點(diǎn)，滑塊未必是光滑的，一個(gè)是板的長(zhǎng)度，是有限的，是否為足夠長(zhǎng)的，一個(gè)是板的表面是否存在摩擦；還要分析板和滑塊的組合方式，一般的組合方式為一滑塊和一長(zhǎng)版結(jié)構(gòu)的，其次，要分析板和滑塊間的相互作用特點(diǎn)，兩種常見的試題模式：一種是滑塊在水平方向不受力，但有初速度，一種是板在水平方向受外力的作用。解題時(shí)要注意分析兩個(gè)模型的相互作用特點(diǎn)和相互作用過(guò)程，此類模型題通常運(yùn)用的物理規(guī)律有：勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律

2、，動(dòng)能定理，動(dòng)量定理，動(dòng)量守恒定律，機(jī)械能守恒定律，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律等規(guī)律?！纠}1】如圖所示，放在水平地面上的長(zhǎng)木板B，長(zhǎng)為：l m，質(zhì)量為2 kg，B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為02。一質(zhì)量為3 kg的小鉛塊A，放在B的左端，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為04，當(dāng)A以3 ms的初速度向右運(yùn)動(dòng)之后，求最終A對(duì)地的位移和A對(duì)B的位移。解析：(1)對(duì)A：對(duì)B：A相對(duì)地面做勻減速運(yùn)動(dòng)，B相對(duì)地面做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t，A的位移為xA，B的位移為xB，此時(shí)A、B達(dá)到共同速度v共，再共同做勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)x0的位移停止運(yùn)動(dòng)對(duì)A：-對(duì)B：-代值解得v共0.6 m/s，t0.6 s，xA1.08 m，xB0.

3、18 mA對(duì)B的位移 (2)A、B共同運(yùn)動(dòng)加速度為最終A對(duì)地位移答案：(1)0.9 m(2)1.17 m【點(diǎn)評(píng)】該模型是由一塊一板組合而成，板塊之間的相互作用方式是摩擦作用，滑塊A因受摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng)，板在摩擦力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，因此根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解。【例題2】質(zhì)量為0.5kg的小物塊A放在質(zhì)量為1kg的足夠長(zhǎng)木板B的左端，木板B在水平拉力的作用下沿地面勻速向右滑動(dòng)，且A、B相對(duì)靜止。某時(shí)刻撤去水平拉力，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后A在B上相對(duì)于B向右滑行了1.5m的距離，最后A和B都停下來(lái)。已知A、B間的動(dòng)摩擦系數(shù)為1=0.2，B與地面間的動(dòng)摩擦系數(shù)為2=0.4。求B在地面上滑行的距離

4、。對(duì)物塊A： 對(duì)木板B： A和B的初速度相同 所以木板B先停下來(lái)。又： 所以B停下來(lái)后不再運(yùn)動(dòng)，A一直減速到零。對(duì)A： 對(duì)B： （2分）又 （2分）聯(lián)立得： （2分）度a2逐漸減小，物塊從頂端滑到底端的時(shí)間，前一過(guò)程較長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確。圖mMv0【例題3】如圖所示,質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上一個(gè)質(zhì)量為m的小滑塊以初速度v0從木板的左端向右滑上木板滑塊和木板的水平速度隨時(shí)間變化的圖像如圖1-6所示某同學(xué)根據(jù)圖像作出如下的一些判斷正確的是（ ACD ）A滑塊與木板間始終存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)0t1tv0v0/2v圖B滑塊始終未離開木板C滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量D在t1時(shí)刻滑塊從木板上滑出 【答案】 AC

5、D【解析】從圖中可以看出,滑塊與木板始終沒(méi)有達(dá)到共同速度,所以滑塊與木板間始終存在相對(duì)運(yùn)動(dòng);又因木板的加速度較大,所以滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量;因在t1時(shí)刻以后,滑塊和木板都做勻速運(yùn)動(dòng),所以在t1時(shí)刻滑塊從木板上滑出所以選項(xiàng)A、C、D正確【例題4】質(zhì)量為M=1kg足夠長(zhǎng)的木板放在水平地面上，木板左端放有一質(zhì)量為m=1kg大小不計(jì)的物塊，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)1=0.1，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)2=0.3。開始時(shí)物塊和木板都靜止，現(xiàn)給物塊施加一水平向右的恒力F=6N，當(dāng)物塊在木板上滑過(guò)1m的距離時(shí)，撤去恒力F。（設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取g=10m/s2）（1）求力F做的功；（2）

6、求整個(gè)過(guò)程中長(zhǎng)木板在地面上滑過(guò)的距離。【解析】（1）對(duì) 解得：設(shè)拉力F的作用時(shí)間為t，則m的位移 對(duì) 解得：M的位移： 解得：t=1s,x=1.5m【例題5】如圖所示，帶有擋板的長(zhǎng)木板置于光滑水平面上，輕彈簧放置在木板上，右端與擋板相連，左端位于木板上的B點(diǎn)。開始時(shí)木板靜止，小鐵塊從木板上的A點(diǎn)以速度v0=4.0m/s正對(duì)著彈簧運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧，彈簧的最大形變量xm=0.10m；之后小鐵塊被彈回，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)；最終小鐵塊與木板以共同速度運(yùn)動(dòng)。已知當(dāng)彈簧的形變量為x時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能，式中k為彈簧的勁度系數(shù)；長(zhǎng)木板質(zhì)量M=3.0kg，小鐵塊質(zhì)量m=1.0kg，k=600N/m，A、B兩點(diǎn)間的距離d

7、=0.50m。取重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力。v0AB （1）求當(dāng)彈簧被壓縮最短時(shí)小鐵塊速度的大小v； （2）求小鐵塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)； （3）試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明最終小鐵塊停在木板上的位置?！窘馕觥浚?）當(dāng)彈簧被壓縮最短時(shí)，小鐵塊與木板達(dá)到共同速度v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律 代入數(shù)據(jù)，解得： （2）由功能關(guān)系，摩擦產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能 代入數(shù)據(jù)，解得： （3）小鐵塊停止滑動(dòng)時(shí)，與木板有共同速度，由動(dòng)量守恒定律判定，其共同速度仍為 設(shè)小鐵塊在木板上向左滑行的距離為，由功能關(guān)系 代入數(shù)據(jù)，解得： 而，所以，最終小鐵塊停在木板上A點(diǎn)【點(diǎn)評(píng)】該題模型結(jié)型略顯復(fù)雜，不僅有板，滑塊，還有

8、彈簧。系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)，動(dòng)量守恒，小鐵塊停止滑動(dòng)時(shí)，與木板有共同速度?；械木嚯x可以由功能關(guān)系求解。解題的思路方法是先整體后隔離?！纠}6】如圖所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻。重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍，重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。使木板與重物以共同的速度v0向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間極短。求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間。設(shè)木板足夠長(zhǎng)，重物始終在木板上。重力加速度為g?！窘馕觥磕景宓谝淮闻c墻碰撞后，向左勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到靜止，再反向向右勻加速直線運(yùn)動(dòng)直到與重物有共同速度，再往后是勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到第二次撞墻。 木板第一次與墻碰撞后，重物與木板相互作用直到有共同速度，動(dòng)量守恒，有： ，解得： 木板在第一個(gè)過(guò)程中，用動(dòng)量定理，有： 用動(dòng)能定理，有： 木板在第二個(gè)過(guò)程中，勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間.求解板塊模型類型題，關(guān)鍵要分析清楚板塊之間的相互作用方式，作用過(guò)程，分析清楚每一組成部分的作用過(guò)