4.5牛顿运动定律的应用专题：板块模型 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.5《牛顿运动定律的应用》 专题课件 （板块） 板块模型：一个物体（物块）在另一个物体（长板）上，两者之间或有相对运动、或相对静止。 A B v0 A B F A B 板块系统中的一个物体可能受到外力作用，而另一个物体则会受到板块之间的摩擦力或者板块之间的摩擦力和系统外的摩擦力共同作用。 由于摩擦力的作用与运动、位移有关，所以板块运动影响因素较多，我们在研究时应该细心、有序。 需要强调：板块之间的运动、位移都是以地面为参照物，也就是说在惯性参照系中。 板块模型临界题型： （1）水平面光滑，外力作用在滑块上 (2)水平面光滑，外力作用在木板上 (3)水平面粗糙，外力作用在滑块上 (4)水平面粗糙，外力作用在木板上 例1：如图所示，物块A、木板B的质量均为m＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝3 m．开始时A、B均静止．现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动．已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2.(1)发生相对滑动时，A、B的加速度各是多大？(2)若A刚好没有从B上滑下来，则A的初速度v0为多大？ 　(1)3 m/s2　1 m/s2　(2)2√6 m/s 板块模型的三个基本关系 1.速度关系：滑块与木板之间发生相对运动时，明确滑块与木板的速度关系，从而确定滑块与木板受到的摩擦力。应注意当滑块与木板的速度相同时，摩擦力会发生突变的情况。 如果能够保持共速，将相对静止，没有摩擦力；如果不能保持共速，由于存在相对运动，都是动摩擦，大小不会变化，但方向可能突变。 2.加速度关系：如果滑块与木板之间没有发生相对运动，可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度；如果滑块与木板之间发生相对运动，应采用“隔离法”求出滑块与木板运动的加速度。应注意找出滑块与木板是否发生相对运动等隐含条件。 出现恰好没有发生相对运动，或者恰好没有滑下木板等临界条件，我们要根据临界特点，求出加速度。 设板长为L，滑块位移x1，滑板位移x2 同向运动时： 相向运动时： x1 x2 L=x1-x2 L=x1+x2 x2 x1 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中: 1.若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长； 2.若滑块和滑板相向运动，位移之和等于板长. 3.位移关系： 对地位移 1.明确各物体初始状态(对地的运动和物体间的相对运动)，确定物体间的摩擦力方向; 2.分别隔离物体进行受力分析，准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变); 3.找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口.求解中应注意联系两个过程的纽带，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度. 例2:如图所示，质量M＝1 kg、长L＝4 m的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，在木板的左端放置一个质量m＝1 kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板上表面间的动摩擦因数μ2＝0.4，某时刻起在铁块上加一个水平向右的恒力F＝8 N，g取10 m/s2，求：(1)加上恒力F后铁块和木板的加速度大小；(2)铁块经多长时间到达木板的最右端，此时木板的速度多大？(3)当铁块运动到木板最右端时，把铁块拿走，木板还能继续滑行的距离． (1)4 m/s2　2 m/s2　(2)2 s　4 m/s　(3)8 m 对比两例，分别是无外力作用，和有恒定外力作用，不同状态下对板块的影响不同，但是相同点是先明确研究对象，做受力分析，根据牛顿第二定律或者运动学规律列出方程。 你可以总结出什么？ 1．分析题中滑块、滑板的受力情况，求出各自的加速度． 2．画好运动草图，找出位移、速度、时间等物理量间的关系． 3．明确每一过程的末速度是下一过程的初速度． 4．两者发生相对滑动的条件： (1)摩擦力为滑动摩擦力（动力学条件）． (2)二者速度或加速度不相等（运动学条件） （其中动力学条件是判断的主要依据） 例3：(多选)如图甲所示，质量为M的木板静止在光滑水平面上。一个质量为m的小滑块以初速度v0从木板的左端向右滑上木板。滑块和木板的水平速度随时间变化的图像如图乙所示。某同学根据图像作出如下一些判断，正确的是（　　） A．滑块和木板始终存在相对运动 B．滑块始终未离开木板 C．滑块的质量大于木板的质量 D．木板的长度一定为 BC 1、如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A、B之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到45N的过程中，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A．当拉力F<12N时，两物均保持静止状态 B．当拉力F>24N时，两物体开始相对滑动 C．两物体从受力开始就有相对运动 D．两物体始终