“滑塊木板”模型專題復(fù)習(xí)的素材選擇與應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-05-13 12:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 以結(jié)合動量能量觀點(diǎn)求解。整體法與隔離法相結(jié)合，利用接觸面間的靜摩擦力存在最大值（近似等于滑動摩擦力）這個臨界條件來分析判定是否出現(xiàn)相對滑動；然后利用動力學(xué)規(guī)律和能量觀點(diǎn)求出相關(guān)的待求量。（三）素材應(yīng)用效果及啟示【效果】本專題復(fù)習(xí)傳承了第一輪復(fù)習(xí)的精髓，較準(zhǔn)確地反映了學(xué)生發(fā)展、社會發(fā)展和學(xué)科發(fā)展對高考的具體要求。遵循培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，進(jìn)一步提高他們的科學(xué)素養(yǎng)的原則，以常見物理模型為載體，抓住知識的縱橫聯(lián)系，加深對雙基知識的理解，提高解題能力；還可以將整個模型置于電磁場中，溶入電磁場的基本知識和規(guī)律，形成知識網(wǎng)絡(luò)，提高學(xué)科內(nèi)綜合的能力；通過本專題復(fù)習(xí)，突出主干知識，使掌握的知識得以延伸和拓展；通過專項(xiàng)訓(xùn)練強(qiáng)化思維的縝密性和解題的規(guī)范性，帶給學(xué)生的不僅僅是方法、思想、知識、美感，最重要的是先進(jìn)的理念與超前的意識，對高考脈動的準(zhǔn)確把握，對教改方向的正確領(lǐng)悟?！締⑹尽縿澐謱ｎ}的方式不僅可以：第一，按教材內(nèi)容設(shè)計(jì)專題。專題設(shè)計(jì)要盡量精簡，突出主干知識，滲透學(xué)科的基本思想和方法。各部分知識間互相交錯，形成有機(jī)的知識體系?？v橫結(jié)合，互相聯(lián)系。第二，按試題類型設(shè)計(jì)專題。選擇題、實(shí)驗(yàn)題、材料題、計(jì)算綜合題等，說明各類題型特點(diǎn)，進(jìn)行解題方法指導(dǎo)。第三，按錯誤情況設(shè)計(jì)專題：知識錯誤和缺漏；審題錯誤，解題方法不當(dāng)，表述不當(dāng)，解題格式不夠規(guī)范，等等。第四，按常見的模型設(shè)計(jì)專題：如物理學(xué)科中傳送帶傳送問題、彈簧類問題、“滑塊+木板”模型問題、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動問題、“棒+導(dǎo)軌”的電磁感應(yīng)力電綜合問題等等。而以常見的模型設(shè)計(jì)專題，更能以物理模型為載體，抓住知識的縱橫聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，提高學(xué)科內(nèi)綜合能力?！緟⒖冀獯稹俊纠?】【分析與解答】綜上分析可知，可能出現(xiàn)以下三種情況：①當(dāng)0≤F≤μ2（m1+m2）g時(shí)，A、B均靜止不動，AB之間摩擦力為=0；②當(dāng)μ2（m1+m2）g＜F≤（μ1+μ2）（m1+m2）g時(shí)，A、B一起向右做勻加速直線運(yùn)動，共同加速度為，0＜a≤μ1g。AB之間靜摩擦力大小為=m1a， 0＜≤μ1m1g。③當(dāng)F＞（μ1+μ2）（m1+m2）g時(shí)，AB之間出現(xiàn)相對運(yùn)動，AB之間滑動摩擦力大小為=μ1m1g。對A有：μ1m1g= m1aA 得aA=μ1g 對B有：F－μ2（m1+m2）g－μ1m1g= m2aB 得＞aA=μ1g可見，欲使B從A下方抽出來，加在B上的水平恒力最小值應(yīng)為（μ1+μ2）（m1+m2）g。在滿足這個條件的前提下，設(shè)A在B上滑動的時(shí)間是t，如圖所示，它們的位移關(guān)系是即，由此可以計(jì)算出時(shí)間t?！咀兪接?xùn)練1】【思路點(diǎn)撥】本題雖然也涉及兩個臨界問題：一、B是否相對地面滑動；二、A是否相對B滑動。但這里首先需要明確B是靠A對它的摩擦力來帶動的。由題設(shè)知最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等，只要μ1m1g≤μ2（m1+m2）g，無論F多大，A是否相對B滑動，B均相對地面靜止不動。換句話說，只有μ1m1g＞μ2（m1+m2）g時(shí)，A才有可能把B帶動。所以，B是否相對地面滑動的臨界條件是：F=μ1m1g=μ2（m1+m2）g；而A、B間滑動與否的臨界條件為：，即。【解答】綜上分析，本題可能出現(xiàn)五種情況：①當(dāng)μ1m1g≤μ2（m1+m2）g時(shí)，無論F多大，B均相對地面靜止不動。Ⅰ.如果0≤F≤μ1m1g，則A也靜止不動，AB之間靜摩擦力大小等于B地之間靜摩擦力大小==F；Ⅱ.如果F＞μ1m1g，則A在B上做勻加速運(yùn)動，加速度為，AB之間滑動摩擦力大小等于B地之間靜摩擦力大小==μ1m1g。②當(dāng)μ1m1g＞μ2（m1+m2）g時(shí)，A、B受力如圖所示Ⅰ.如果0≤F≤μ2（m1+m2）g，A、B均靜止不動，AB之間靜摩擦力大小等于B地之間靜摩擦力大小==F；Ⅱ.如果μ2（m1+m2）g＜F≤，A、B一起向右做勻加速直線運(yùn)動，共同加速度為。0＜a≤，AB之間靜摩擦力大小為=μ2（m1+m2）g+m2a≤μ1m1g；B地之間滑動摩擦力大小=μ2（m1+m2）g；Ⅲ. 如果F＞，AB之間出現(xiàn)相對運(yùn)動，即最常見的“A、B一起滑，速度不一樣”，A最終將會從B上滑落下來。AB之間滑動摩擦力大小為=μ1m1g；B地之間滑動摩擦力大小=μ2（m1+m2）g；對A有：F－μ1m1g= m1aA 得 ，對B有：μ1m1g－μ2（m1+m2）g= m2aB 得＜aA可見，欲使A能從B上方拉出來，加在A上的水平恒力最小值Fmin應(yīng)為：當(dāng)μ1m1g≤μ2（m1+m2）g時(shí)，F(xiàn)min=μ1m1g，由可得A在B上滑動的時(shí)間t。當(dāng)μ1m1g＞μ2（m1+m2）g時(shí)，設(shè)A在B上滑動的時(shí)間是t，如圖所示，它們的位移關(guān)系是，即，由此可以計(jì)算出時(shí)間t?！纠?】【分析與解答】與例1相比較，本題可以看成是例1中的一種特殊情況：即μ2=0，μ1=μ，F(xiàn)＞μ（m1+m2）g的情形，只要力F作用在長木板上足夠長時(shí)間（存在最小值）后撤去，小滑塊必定能從長木板右端滑離。mMFmMv1v2S2/MvvmS1S2L解法一：動力學(xué)觀點(diǎn)（牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式）如上圖所示，設(shè)力F作用時(shí)間t1后撤去，最終小滑塊恰好能從長木板右端滑離（也可以理解為恰好不能滑離）。所以，臨界狀態(tài)和條件是小滑塊出現(xiàn)在長木板右端時(shí)，兩者恰好達(dá)到相同速度v。對m，全過程有：μmg= ma1 得a1=μg ① v2=2a1S1 ②對M，撤去力F前，有：F－μmg=Ma2 ③ S2=a2t12/2 ④ 撤去力F后，有：μmg=Ma2/ ⑤ (a2t1) 2－v2=2a2/S2/ ⑥v/m●s1t/ s0246長木板小滑塊由幾何關(guān)系，有：S2+S2/－S1=L ⑦聯(lián)立以上各式可得：a1=4m/s2，a2=6m/s2，a2/=1m/s2，v2=6m/s，v=，S1=，S2=3m，S2/=，t1=1s 即此力作用的最短時(shí)間為1s由以上解答結(jié)果，可作出小滑塊與長木板的v—t圖像如圖所示解法二：動量能量觀點(diǎn)（動量定理和動能定理）設(shè)力F作用時(shí)間t1后撤去，再經(jīng)時(shí)間t2小滑塊恰好能從長木板右端滑離由動量定理，在時(shí)間t1內(nèi)對M：（F－μmg）t1=Mv2 ①對m：μmgt1=mv1 ②在時(shí)間t2內(nèi)對M：－μmgt2= Mv－Mv2 ③對m：μmgt2= mv－mv1 ④由動能定理，對M，在時(shí)間t1內(nèi)：（F－μmg）S2=Mv22/2 ⑤ 在時(shí)間t2內(nèi)：－μmgS2/= Mv2/2－Mv22/2 ⑥對m，全過程：μmgS1=mv2/2 ⑦由幾何關(guān)系，有：S2+S2/－S1=L ⑧ 聯(lián)立以上各式可得：t1=1s 即此力作用的最短時(shí)間為1s ⑨當(dāng)然，本題還可以由動量定理
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