【高中物理】牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用-板塊模型課件-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

板-塊模型學(xué)習(xí)目標(biāo)及重點(diǎn)1.能說出“板-塊”模型的概念。2.能掌握“板-塊”模型的分析方法。(重點(diǎn))3.能運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理“板-塊”問題。(重點(diǎn))板-塊模型的概念1.“板-塊”模型概述：兩個(gè)或多個(gè)物體上、下疊放在一起，物體之間通過摩擦力產(chǎn)生聯(lián)系。板-塊模型的分析方法1.“滑塊—木板”模型的三個(gè)基本關(guān)系加速度的關(guān)系注意：通過受力分析判斷加速度是否相同加速度相同用“整體法”求出它們一起運(yùn)動(dòng)的加速度加速度不相同用“隔離法”分別求出滑塊與木板的加速度速度的關(guān)系速度相同的過程中①都做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，無摩擦②都做變速時(shí)，存在靜摩擦力注意：當(dāng)速度剛相等的瞬間，摩擦力會(huì)發(fā)生突變速度不相同的過程中滑塊與木板之間存在滑動(dòng)摩擦力位移的關(guān)系無相對位移（速度相等的過程中）速度保持相同注意：計(jì)算過程中的速度，位移，都是相對于地面而言。有相對位移（速度不相等的過程中）①速度方向相同，x相對=x木板+x滑塊②速度方向不相同，x相對=x木板-x滑塊2.“滑塊—木板”模型的解題方法和步驟(1)明確各物體對地的運(yùn)動(dòng)和物體間的相對運(yùn)動(dòng)情況，確定物體間的摩擦力種類和方向。(2)通過受力分析，求出各物體在各個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的加速度。(3)根據(jù)物理量之間的關(guān)系列式計(jì)算。注意：①此類問題涉及兩個(gè)物體、多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程。②前一個(gè)過程的末速度是下一個(gè)過程的初速度。③不同運(yùn)動(dòng)過程轉(zhuǎn)變的瞬間，加速度可能突變，需重新受力分析1.地面光滑的“滑塊—木板”問題在光滑的水平地面上靜置放有一個(gè)長為0.64m、質(zhì)量為4kg的木板A，在木板的左端有一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為2kg的小物體B，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，當(dāng)對B施加水平向右的力F＝10N時(shí)(g取10m/s2)，求：(1)A、B的加速度各為多大？(2)經(jīng)過多長時(shí)間可將B從木板A的左端拉到右端？板-塊模型解題步驟

1.(多選)如圖所示，質(zhì)量為M＝1kg足夠長的木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量m＝0.5kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0＝3m/s的初速度從左端沿木板上表面沖上木板，帶動(dòng)木板向前滑動(dòng)，已知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，重力加速度g取10m/s2，則(

)A.滑塊的加速度大小為1m/s2B.木板的加速度大小為1m/s2C.滑塊和木板達(dá)到共同速度的時(shí)間為2sD.滑塊和木板達(dá)到共同速度時(shí)，滑塊相對木板滑動(dòng)的位移大小為3m典例ACD如圖所示，厚度不計(jì)的薄板A長L＝5m，質(zhì)量M＝5kg，放在水平地面上。在A上距右端x＝3m處放一物體B(大小不計(jì))，其質(zhì)量m＝2kg，已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.2，原來系統(tǒng)靜止．現(xiàn)在板的右端施加一大小恒定的水平力F＝26N，持續(xù)作用在A上，將A從B下抽出．取g＝10m/s2，求：(1)A從B下抽出前A、B的加速度各是多大；(2)B運(yùn)動(dòng)多長時(shí)間離開A。(3)B離開A時(shí)的速度的大小。

2.地面光滑的“滑塊—木板”問題(1)對B受力分析，由牛頓第二定律可得：μ1mg＝maB，解得：aB＝1m/s2

對A受力分析，由牛頓第二定律可得：F－μ1mg－μ2(m＋M)g＝MaA

解得：aA＝2m/s2。

(3)B離開A時(shí)的速度大小為vB＝aBt＝2m/s。2．如圖所示，質(zhì)量為M＝1kg的長木板靜止在光滑水平面上，現(xiàn)有一質(zhì)量為m＝0.5kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0＝3m/s的初速度從左端沿木板上表面沖上木板，帶動(dòng)木板向前滑動(dòng)．已知滑塊與木板上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，重力加速度g取10m/s2，木板足夠長．求：(1)滑塊在木板上滑動(dòng)過程中，長木板受到的摩擦力大小和方向；(2)滑塊在木板上滑動(dòng)過程中，滑塊相對于地面的加速度a的大??；(3)滑塊與木板A達(dá)到的共同速度v的大?。淅?1)滑塊所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力：f滑＝μmg＝0.5N，方向向左根據(jù)牛頓第三定律，滑塊對木板的摩擦力方向向右，大小為0.5N.(2)由牛頓第二定律得：μmg＝ma，得a滑塊＝μg＝1m/s2。

典例3.(多選)如圖所示，A、B兩物塊的質(zhì)量分別為1kg和2kg，靜止疊放在水平地面上，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g＝10m/s2?，F(xiàn)對B施加一水平拉力F＝12N，則(

)A.B對A摩擦力大小為4NB.B對A摩擦力大小為2NC.A、B發(fā)生相對滑動(dòng)，A的加速度為4m/s2D.A、B一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為2m/s2BD4．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行，但長木板保持靜止不動(dòng)．已知木塊與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，長木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，下列說法正確的是()A．長木板受到地面的摩擦力的大小一定為μ1MgB．長木板受到地面的摩擦力的大小一定為μ2(m＋M)gC．只要拉力F增大到足夠大，長木板一定會(huì)與地面發(fā)生相對滑動(dòng)D．無論拉力F增加到多大，長木板都不會(huì)與地面發(fā)生相對滑動(dòng)典例D5.(多選)如圖所示，上表面粗糙的平板小車靜止于光滑水平面上。t＝0時(shí)，小車以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，將小滑塊無初速度地放置于小車的右端，最終小滑塊恰好沒有滑出小車。如圖乙所示為小滑塊與小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，圖中t1、v0、v1均為已知量，重力加速度大小取g。由此可求得(

)A.小車的長度

B.小滑塊的質(zhì)量C.小車在勻減速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度D.小滑塊與小車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)典例ACD6.質(zhì)量為m0＝20kg、長為L＝5m的木板放在水平地面上，木板與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.15。質(zhì)量為m＝10kg的小鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，以v0＝4m/s的速度從木板的左端水平?jīng)_上木板(如圖所示)，小鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0.4(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g＝10m/s2)。則下列判斷正確的是(

)A.木板一定靜止不動(dòng)，小鐵塊不能滑出木板B.木板一定靜止不動(dòng)，小鐵塊能滑出木板C.木板一定向右滑動(dòng)，小鐵塊不能滑出木板D.木板一定向右滑動(dòng)，小鐵塊能滑出木板A典例木板與地面間的最大靜摩擦力為f1＝μ1(m0＋m)g＝45N，小鐵塊與木板之間的最大靜摩擦力為f2＝μ2mg＝40N，因f1>f2，所以木板一定靜止不動(dòng)；假設(shè)小鐵塊未滑出木板，在木板上滑行的距離為x，則v02＝2μ2gx，解得x＝2m＜L＝5m，所以小鐵塊不能滑出木板，故A正確。7.如圖所示，物塊A、木板B的質(zhì)量分別為mA＝5kg，mB＝10kg，不計(jì)物塊A的大小，木板B長L＝4m。開始時(shí)A、B均靜止?，F(xiàn)使A以水平初速度v0從B的最左端開始運(yùn)動(dòng)。已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，水平地面光滑，g取10m/s2。(1)求物塊A和木板B發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)過程的加速度的大??；(2)若A剛好沒有從B上滑下來，求A的初速度v0的大小。典例

8.如圖，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(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，在木板的左端放置質(zhì)量m＝1kg，大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.4，某時(shí)刻起在鐵塊上施加一個(gè)水平向右的恒力F＝8N，g取10m/s2。(1)求施加恒力F后鐵塊和木板的加速度大??；(2)鐵塊經(jīng)多長時(shí)間到達(dá)木板的最右端，求此時(shí)木板的速度；(3)當(dāng)鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板最右端時(shí)，把鐵塊拿走，木板還能滑行的距離。典例(1)研究鐵塊，根據(jù)牛頓第二定律得:F－μ2mg＝ma1，解得：a1＝4m/s2

研究木板，根據(jù)牛頓第二定律得:μ2mg－μ1(M＋m)g＝Ma