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滑块木板模型的动力学分析
在高三物理复习中,滑块木板模型作为力学的基本模型经常出现,是对一轮复习中直线运动和牛顿运动定律有关知识的巩固和应用。这类问题的分析有利于培养学生对物理情景的想象能力,为后面动量和能量知识的综合应用打下良好的基础。滑块木板模型的常见题型及分析方法如下:
例1如图1所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B,A、B间的最大静摩擦力为μmg,现用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。
分析:为防止运动过程中A落后于B(A不受拉力F的直接作用,靠A、B间的静摩擦力加速),A、B一起加速的最大加速度由A决定。
解答:物块A能获得的最大加速度为:

∴A、B一起加速运动时,拉力F的最大值为:
.变式1例1中若拉力F作用在A上呢?如图2所示。
解答:木板B能获得的最大加速度为:

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f学习好资料∴A、B一起加速运动时,拉力F的最大值为:.
变式2在变式1的基础上再改为:B与水平面间的动摩擦因数为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力),使A、B以同一加速度运动,求拉力F的最大值。
解答:木板B能获得的最大加速度为:设A、B一起加速运动时,拉力F的最大值为Fm,则:
解得:例2如图3所示,质量M8kg的小车放在光滑的水平面上,在小车右端加一水平恒力F,F8N,当小车速度达到1.5ms时,在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ0.2,小车足够长,求物体从放在小车上开始经t1.5s通过的位移大小。(g取10ms2)
解答:物体放上后先加速:a1μg2ms2此时小车的加速度为:当小车与物体达到共同速度时:更多精品文档
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v共a1t1v0a2t1
解得:t11s
,v共2ms
以后物体与小车相对静止:车)
(∵
,物体不会落后于小
物体在t1.5s内通过的位移为:sa1t12v共(t-t1)a3(t-t1)22.1m
练习1如图4所示,在水平面上静止着两个质量均为m1kg、长度均为L1.5m的木板A和B,A、B间距s6m,在A的最左端静止着一个质量为M2kg的小滑块C,A、B与C之间的动摩擦因数为μ10.2,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ20.1。最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。现在对C施加一个水平向右的恒力F4N,A和C开始运动,经过一段时间A、B相碰,碰后立刻达到共同速度,C瞬间速度不变,但A、B并不粘连,求:经过时间t10s时A、B、C的速度分别为多少?(已知重力加速度r
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