专题05 滑块木板模型-2024届新课标高中物理模型与方法

2024版新课标高中物理模型与方法 专题05 滑块木板模型 目录 【模型归纳】 1 模型一 光滑面上外力拉板 1 模型二 光滑面上外力拉块 1 模型三 粗糙面上外力拉板 2 模型四 粗糙面上外力拉块 2 模型五 粗糙面上刹车减速 2 【常见问题分析】 3 问题1． 板块模型中的运动学单过程问题 3 问题2． 板块模型中的运动学多过程问题1——至少作用时间问题 3 问题3． 板块模型中的运动学多过程问题2——抽桌布问题 4 问题4． 板块模型中的运动学粗糙水平面减速问题 4 【模型例析】 5 【模型演练】 13 【模型归纳】 模型一 光滑面上外力拉板 加速度 分离 不分离 m2 m1 μ F f 光滑 a f m1最大加速度a1max=μg m2加速度a2=(F-μm1g)/m2 条件：a2>a1max 即F>μg(m1+m2) 条件：a2≤a1max即 F≤μg(m1+m2) 整体加速度a=F/(m1+m2) 内力f=m1F/(m1+m2) 模型二 光滑面上外力拉块 加速度 分离 不分离 m2 m1 μ F f 光滑 a f m2最大加速度a2max=μm1g/m2 m1加速度a1=(F-μm1g)/m1 条件：a1>a2max 即F>μm1g(1+m1/m2) 条件：a2≤a1max 即 F≤μm1g(1+m1/m2) 整体加速度a=F/(m1+m2) 内力f=m2F/(m1+m2) 模型三 粗糙面上外力拉板 不分离（都静止） 不分离（一起加速） 分离 m2 m1 μ1 F f1 a f1 μ2 f2 条件： F≤μ2(m1+m2)g 条件：a2≤a1max 即 μ2(m1+m2)g<F≤(μ1+μ2)g(m1+m2) 整体加速度a=[F-μ2(m1+m2)g)]/(m1+m2) 内力f=m1a[ 条件：a2>a1max=μ1g 即F>(μ1+μ2)g(m1+m2) 外力区间范围 F (μ1+μ2)g(m1+m2) μ2(m1+m2)g 分离 一起加速 都静止 模型四 粗糙面上外力拉块 μ1m1g>μ2(m1+m2)g 一起静止 一起加速 分离 m2 m1 μ1 F f1 a f1 μ2 f2 条件： F≤μ2(m1+m2)g 条件： μ2(m1+m2)g<F≤(μ1-μ2)m1g(1+m1/m2) 整体加速度 a=[F-μ2(m1+m2)g)]/(m1+m2) 内力f1=μ2(m1+m2)g+m2a 条件： a1>a2max=[μ1m1g-μ2(m1+m2)g]/m2 即F>(μ1-μ2)m1g(1+m1/m2) 外力区间范围 F (μ1-μ2)m1g(1+m1/m2) μ2(m1+m2)g 分离 一起加速 一起静止 模型五 粗糙面上刹车减速 一起减速 减速分离 m2 m1 μ1 f1 v f1 μ2 f2 a m1最大刹车加速度：a1max=μ1g 整体刹车加速度a=μ2g 条件：a≤a1max即μ2≤μ1 条件：a>a1max即μ2>μ1 m1刹车加速度：a1=μ1g m2刹车加速度：a2=μ2(m1+m2)g-μ1m1g)]/m2 加速度关系：a1<a2 【常见问题分析】 问题1． 板块模型中的运动学单过程问题 恒力拉板 恒力拉块 m1 F m2 L m1 F m2 L x1 F F x2 x相对 m1 m2 v1 v2 x1 F F x2 x相对 m1 m2 v1 v2 t0 t/s 0 v2 v/ms-1 a1 a2 v1 x相对 t0 t/s 0 v1 v/ms-1 a2 a1 v2 x相对 分离，位移关系：x相对=½a2t02－½a1t02=L 分离，位移关系：x相对=½a1t02－½a2t02=L 问题2． 板块模型中的运动学多过程问题1——至少作用时间问题 问题：板块分离，F至少作用时间？ m1 F m2 L 过程①：板块均加速 过程：②板加速、块减速 x1 F F x2 x相对 m1 m2 v1 v2 x1' F x2' x2相对 m1 m2 v1 v2 t1 t/s 0 v1 v/ms-1 a2 a1 v2 x1相对 t1 t/s 0 v1 v/ms-1 a2 a1 v2 x1相对 x2相对 a1' t2 位移关系：x1相对+x2相对=L即Δv·(t1+t2)/2=L； 利用相对运动Δv=(a2－a1)t1 、Δv=(a2+a1')t2 问题3． 板块模型中的运动学多过程问题2——抽桌布问题 抽桌布问题 简化模型 A B a m1 F m2 L1 L2 过程①：分离 过程：②匀减速 x1 F F x2 L1 m1 m2 v1 v2 x1 F