查补易混易错点14 滑块和弹簧问题-【查漏补缺】2023年高考物理三轮冲刺过关（新高考专用）

查补易混易错点14 滑块和弹簧问题 【知识点一】木板、滑块模型中的动力学问题 一．滑块—木板模型的特点 1.滑块—木板模型是指上、下叠放两个物体位于地面或桌面上，并且两物体在相对的摩擦力的作用下，一起或者发生相对运动。涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热，多 次互相作用，属于多物体多过程问题，知识综合性较强。 2.模型特点 (1) 相互作用：滑块之间的摩擦力分析。另外，需要外力的作用。 (2)相对运动：具有相同的速度时相对静止。两相互作用的物体在速度相同，但加速度不相同时，两者之间同样有位置的变化，发生相对运动。 (3)通常所说物体运动的位移、速度、都是对地而言。 (4)求位移和速度通常会用到牛顿第二定律和运动学公式以及动能定理。 二．滑块—木板模型问题的主要分类 已知A滑块和B木板的质量分别为和，静止叠放在水平面上，A和B之间的动摩擦系数是，B与地面之间的动摩擦系数是，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 1．当水平作用力施加在下面的木板上的情况 由图可知，滑块和木板之间的最大静摩擦力为，地面对木板的最大静摩擦力为。 物理过程分析：当F较小时，A和B一起保持静止；当F增加时，A和B保持相对静止，并且一起向右加速运动；当继续增加F时，存在一个临界值(定义为)，A相对于B向左滑动， A的加速度由滑块和木板之间的最大静摩擦力（）提供，此时，以A和B为研究对象时，可以计算（此时，，受力分析如图）。 滑块和木板的运动状态分类如下： （1）当水平拉力，A和B保持静止状态，且他们之间的静摩擦力为零。 （2）当水平拉力时，A和B保持相对静止，一起向右加速运动，此时可以把A和B看成一个整体，对整体的受力分析可以计算出共同的加速度： 。 （3）当水平拉力，A的加速度小于B的加速度，A相对于地面向右做匀加速运动（）；而B相对于地面也向右做匀加速运动（）。 2．当水平作用力施加在上面的木快上的情况 当外力F作用在上面的滑块时，需要考虑木板B是否能被拉动，也主要取决于A滑块对B木板的摩擦力的大小。滑块A对木板B的最大静摩擦力为，地面对木板的最大静摩擦力为。 下面对滑块和木板的运动状态分类讨论： （1）当 ，则无伦多大的水平力作用在滑块上，都不能使木板B动起来，B始终处于静止状态，此时，滑块的A的运动状态取决于F的大小，当时，滑块A处于静止，当时，滑块A向右做加速运动。 （2）当，滑块A可以将木板B带动。此时，以整体对研究对象，当F较小时（），滑块A和木板B都处于静止状态；当时，开始滑块A和木板B一起向右加速运动，对整体进行受力分析，可以求得共同的加速度；当F很大时，大于一个临界值时，两物体存在相对运动。临界状态为滑块A和木板以最大共同的加速向右运动，且加速度与滑板B的最大加速相同，即,此时以整体为研究对象，可以计算的临界值的大小： 。 【知识点二】木板、滑块模型中的动量与能量问题 一．“滑块与木板”模型： 1．“滑块与木板”问题是动量和能量综合应用之一，由于滑块和木板之间常存在一对相互作用的摩擦力，这对摩擦力使滑块、长木板的动量发生变化，也使他们的动能发生变化。但若将两者视为系统，则这对摩擦力是系统的内力，他不影响系统的总动量，但克服他做功，使系统的机械能损失，所以解决“滑块与长木板”类问题常用到动量守恒定律和动能定理（或功能关系）。 2．解决“滑块”类问题时一般要根据题意画出情景示意图，这样有利于帮助分析物理过程，也有利于找出物理量尤其是位移之间的关系。 3．滑块和木板之间摩擦生热的多少和滑块相对地面的位移无关，大小等于滑动摩擦力与滑块相对摩擦面所通过总路程之乘积，即 ，这是分析该模型试题的巧妙思维切入点。若能先求出由于摩擦生热而损失的能量，就可以应用能量守恒求解其它相关物理量。 二．“子弹打木块”模型 “子弹击木块”模型可分为两种：一种是子弹击中木块的瞬间获得共同的速度，此模型满足动量守恒定律；另一种是子弹在木块中穿行，因水平面光滑，系统动量也守恒，同时子弹与木块间的摩擦力做功影响着两者动能的变化。所以解决“子弹打木块”类问题常用到动量守恒定律和动能定理（或功能关系）。其实质和“滑块与长木板”模型相同。 一、单选题 1．（2022·北京·高考真题）如图所示，质量为m的物块在倾角为的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为。下列说法正确的是（　　） A．斜面对物块的支持力大小为 B．斜面对物块的摩擦力大小为 C．斜面对物块作用力的合力大小为 D．物块所受的合力大小为 2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与物块A连接在一起，处于压缩状态，A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时，立即将物块B轻放在A右侧，A、B由静止开始一起沿斜面向下运动，下滑过程中A、B始终不分离，当A回到初始位置时速度为零，A、B与斜面间的动摩