2023届高考物理一轮复习：第四讲 牛顿第二定律的应用——板块、皮带模型

第四讲 牛顿第二定律的应用--板块模型、皮带模型 一、板块模型 思考：A、B在拉力F作用下一起在光滑的水平面上加速，两个物体的质量分别为mA、mB。它们的动摩擦因数为μ，试求当F满足什么条件时，发生相对滑动。 F= 整体: F=(mA+mB)a 隔B: f=mBa 当f=fm=μmAg时相对滑动 f 第四讲 牛顿第二定律的应用--板块模型、皮带模型 一、板块模型 F= 整体: F=(mA+mB)a 隔B: f=mBa 当f=fm=μmAg时相对滑动 f F f 整体: F=(mA+mB)a 隔A: f=mAa F= μg aAm= μg aBm= F aAm= μg aBm= 第四讲 牛顿第二定律的应用--板块模型、皮带模型 fAB fBA F甲=(mA+mB)am F乙= (mA+mB)am= (mA+mB)μg 1.水平面光滑: 一、板块模型 思考：A、B叠放在动摩擦因数为μ2的水平面上，两个物体的质量分别为mA、mB。动摩擦因数为μ1，对A施加一个水平拉力F，F从零开始增加的过程中，两物体如何运动？ fAB fAB F=fAB=f地 若 μ1mAg<μ2(mA+mB)g， 得:F0= f地 μ1 μ2 整体: 隔A: F0-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a F0-μ1mAg=mAa 若 μ1mAg>μ2(mA+mB)g， B永远静止 AB一起加速直到分离。 0<F≤μ2(mA+mB)g 一起静止 μ2(mA+mB)g<F≤F0 一起加速 F0<F 相对滑动 甲 F乙 fAB fBA 整体：F甲-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)am 整体：F乙-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)am 2.水平面粗糙: μ1 μ2 μ1 μ2 隔A:am=μ1g F乙=μ2(mA+mB)g+(mA+mB)μ1g =(μ1+μ2)(mA+mB)g 隔B:am= F甲=μ2(mA+mB)g+(mA+mB) 1.水平面光滑: 一、板块模型 高考真题演练(2021·全国乙卷)(多选)水平地面上有一质量为m1的长木板，木板的左端上有一质量为m2的物块，如图(a)所示。用水平向右的拉力F作用在物块上，F随时间t的变化关系如图(b)所示，其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图(c)所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为μ1，物块与木板间的动摩擦因数为μ2。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为g。则( 　 ) fm μ1 μ2 F2 = m1+m2)g<μ2m2g BCD　 F1=m1+m2)g 类型(一)　木板带动滑块运动的情形 [例1]　 如图所示，在光滑水平面上一质量M＝3 kg的平板车以v0＝1.5 m/s的速度向右匀速滑行，某时刻(开始计时)在平板车左端加一大小为8.5 N、水平向右的推力F，同时将一质量m＝2 kg的小滑块(可视为质点)无初速度地放在小车的右端，最终小滑块刚好没有从平板车上掉下来。已知小滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)两者达到相同速度所需的时间t；(2)平板车的长度L。 解(1)块：μmg＝ma1 fm fm a1＝2 m/s2 板：F－μmg＝Ma2 a2＝1.5 m/s2 a1t＝v0＋a2t， 得：t＝3 s v共 x1 x2 (2)L=t- ＝2.25 m 思考：共速以后做什么运动 类型(一)　木板带动滑块运动的情形 [例1]　 如图所示，在光滑水平面上一质量M＝3 kg的平板车以v0＝1.5 m/s的速度向右匀速滑行，某时刻(开始计时)在平板车左端加一大小为8.5 N、水平向右的推力F，同时将一质量m＝2 kg的小滑块(可视为质点)无初速度地放在小车的右端，最终小滑块刚好没有从平板车上掉下来。已知小滑块与平板车间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)两者达到相同速度所需的时间t；(2)平板车的长度L。 解(1)块：μmg＝ma1 fm fm a1＝2 m/s2 板：F－μmg＝Ma2 a2＝1.5 m/s2 a1t＝v0＋a2t， 得：t＝3 s v共 (2)L=t- ＝2.25 m F1 F1= (m+M)μg =10N >8.5N 一起加速 [针对训练]1．(2022·石家庄模拟)(多选)如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2，下列