牛頓運動定律的應(yīng)用專題：板塊模型高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

4.5《牛頓運動定律的應(yīng)用》專題課件（板塊）板塊模型：一個物體（物塊）在另一個物體（長板）上，兩者之間或有相對運動、或相對靜止。ABv0ABFAB

板塊系統(tǒng)中的一個物體可能受到外力作用，而另一個物體則會受到板塊之間的摩擦力或者板塊之間的摩擦力和系統(tǒng)外的摩擦力共同作用。

由于摩擦力的作用與運動、位移有關(guān)，所以板塊運動影響因素較多，我們在研究時應(yīng)該細心、有序。

需要強調(diào)：板塊之間的運動、位移都是以地面為參照物，也就是說在慣性參照系中。板塊模型臨界題型：（1）水平面光滑，外力作用在滑塊上(2)水平面光滑，外力作用在木板上(3)水平面粗糙，外力作用在滑塊上(4)水平面粗糙，外力作用在木板上例1：如圖所示，物塊A、木板B的質(zhì)量均為m＝10kg，不計A的大小，木板B長L＝3m．開始時A、B均靜止．現(xiàn)使A以水平初速度v0從B的最左端開始運動．已知A與B、B與水平面之間的動摩擦因數(shù)分別為μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10m/s2.(1)發(fā)生相對滑動時，A、B的加速度各是多大？(2)若A剛好沒有從B上滑下來，則A的初速度v0為多大？

(1)3m/s2

1m/s2

(2)2√6m/s板塊模型的三個基本關(guān)系1.速度關(guān)系：滑塊與木板之間發(fā)生相對運動時，明確滑塊與木板的速度關(guān)系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應(yīng)注意當(dāng)滑塊與木板的速度相同時，摩擦力會發(fā)生突變的情況。如果能夠保持共速，將相對靜止，沒有摩擦力；如果不能保持共速，由于存在相對運動，都是動摩擦，大小不會變化，但方向可能突變。

2.加速度關(guān)系：如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對運動，可以用“整體法”求出它們一起運動的加速度；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對運動，應(yīng)采用“隔離法”求出滑塊與木板運動的加速度。應(yīng)注意找出滑塊與木板是否發(fā)生相對運動等隱含條件。出現(xiàn)恰好沒有發(fā)生相對運動，或者恰好沒有滑下木板等臨界條件，我們要根據(jù)臨界特點，求出加速度。設(shè)板長為L，滑塊位移x1，滑板位移x2同向運動時：相向運動時：x1x2L=x1-x2L=x1+x2x2x1滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中:1.若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；2.若滑塊和滑板相向運動，位移之和等于板長.3.位移關(guān)系：對地位移1.明確各物體初始狀態(tài)(對地的運動和物體間的相對運動)，確定物體間的摩擦力方向;2.分別隔離物體進行受力分析，準(zhǔn)確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變);3.找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口.求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，即每一個過程的末速度是下一個過程的初速度.例2:如圖所示，質(zhì)量M＝1kg、長L＝4m的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m＝1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板上表面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.4，某時刻起在鐵塊上加一個水平向右的恒力F＝8N，g取10m/s2，求：(1)加上恒力F后鐵塊和木板的加速度大??；(2)鐵塊經(jīng)多長時間到達木板的最右端，此時木板的速度多大？(3)當(dāng)鐵塊運動到木板最右端時，把鐵塊拿走，木板還能繼續(xù)滑行的距離．(1)4m/s2

2m/s2

(2)2s

4m/s

(3)8m對比兩例，分別是無外力作用，和有恒定外力作用，不同狀態(tài)下對板塊的影響不同，但是相同點是先明確研究對象，做受力分析，根據(jù)牛頓第二定律或者運動學(xué)規(guī)律列出方程。你可以總結(jié)出什么？1．分析題中滑塊、滑板的受力情況，求出各自的加速度．2．畫好運動草圖，找出位移、速度、時間等物理量間的關(guān)系．3．明確每一過程的末速度是下一過程的初速度．4．兩者發(fā)生相對滑動的條件：(1)摩擦力為滑動摩擦力（動力學(xué)條件）．(2)二者速度或加速度不相等（運動學(xué)條件）（其中動力學(xué)條件是判斷的主要依據(jù)）例3：(多選)如圖甲所示，質(zhì)量為M的木板靜止在光滑水平面上。一個質(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?；瑝K和木板的水平速度隨時間變化的圖像如圖乙所示。某同學(xué)根據(jù)圖像作出如下一些判斷，正確的是（）A．滑塊和木板始終存在相對運動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．木板的長度一定為BC1、如圖所示，物體A疊放在物體B上，B置于光滑水平面上，A、B質(zhì)量分別為mA=6kg，mB=2kg，A、B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，開始時F=10N，此后逐漸增加，在增大到45N的過程中，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則（）A．當(dāng)拉力F<12N時，兩物均保持靜止?fàn)顟B(tài)B．當(dāng)拉力F>24N時，兩物體開始相對滑動C．兩物體從受力開始就有相對運動D．兩物體始終沒有相對運動鞏固練習(xí)DB2、某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉長木板，傳感器記錄的F-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．實驗中必須讓長木板保持勻速運動B．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10:7C．物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.7D．圖乙中曲線可以反映長木板所受拉力隨時間的變化趨勢3．如圖所示，質(zhì)量為2Kg的小物塊A可以看作質(zhì)點，以初速度v0=3m/s滑上靜止的木板B左端，木板B足夠長，當(dāng)A、B的速度達到相同后，A、B又一起在水平面上滑行直至停下。已知B的質(zhì)量為1Kg，A、B間的動摩擦因數(shù)為0.2，木板B與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1，g取10m/s2。求：（1）小物塊A剛滑上木板B時，A、B的加速度大小aA