木板与木块的动力学问题全析 讲义 -2027届高考物理一轮复习
2026-08-08
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普通
摘要:
该高中物理高考复习教案围绕板块模型这一动力学核心考点,按“基础情境—复杂系统—多体问题”逻辑层次展开,涵盖摩擦力分析、临界加速度计算、相对运动及图像法应用等高考高频内容,通过考点梳理、方法指导、真题精讲和分层训练环节,帮助学生构建系统解题框架。
资料创新采用“临界条件突破+多阶段拆分”教学策略,如例2中结合v-t图像分析三阶段运动,引导学生区分相对位移与划痕长度,培养科学思维与模型建构能力。设置“避坑指南”专栏针对地面摩擦力计算等易错点专项突破,助力学生高效提升解题准确性,为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。
内容正文:
木块、木板的动力学全析
(一)、木块m叠放在木板M上面,M放置在光滑的水平地面上,m、M均相对地面静止。对木板施加一个水平向右的力F
(Ⅰ)当F比较小时,m、M相对静止,以相同的加速度作匀加速直线运动。m、M之间是静摩擦力,m受到的静摩擦力方向向右
整体分析: 隔离m分析:
得: ,静摩擦力和加速度都随着F的增加而增加,
(Ⅱ)当F增加到一定值时,m、M之间要发生相对滑动,发生相对滑动的临界条件取决于m,m、M刚好发生相对滑动时,m受到的摩擦力达到最大值,,方向向右
对m分析由牛顿第二定律: 得:
F的临界值由牛顿第二定律:
(Ⅲ)当 时,木块与木板发生相对滑动,分别对,m、M受力分析
对m分析由牛顿第二定律: 得:
对M分析由牛顿第二定律: 得:
(Ⅳ)M、m的加速度随外力F变化的图像如下
其中:
纵轴截距 :
横轴截距:
斜率:
(二)、木块m叠放在木板M上面,M放置在光滑的水平地面上,m、M均相对地面静止。对木块施加一个水平向右的力F
m、M之间发生相对滑动的临界条件取决于M
(Ⅰ)当F比较小时,m、M相对静止,以相同的加速度作匀加速直线运动。m、M之间是静摩擦力。M受到的静摩擦力方向向右
整体分析: 隔离M分析:
得: ,静摩擦力和加速度都随着F的增加而增加,
(Ⅱ)当F增加到一定值时,m、M之间要发生相对滑动,发生相对滑动的临界条件取决于M,m、M刚好发生相对滑动时,M受到的摩擦力达到最大值,,方向向右
对M分析由牛顿第二定律: 得:
F的临界值由牛顿第二定律:
(Ⅲ)当 时,木块与木板发生相对滑动,分别对,m、M受力分析
对m分析由牛顿第二定律: 得:
对M分析由牛顿第二定律: 得:
(Ⅳ)M、m的加速度随外力F变化的图像如下
其中:
纵轴截距 :
横轴截距:
斜率:
例1:一质量M=2.0kg的长木板B静止放在光滑水平面上,在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块A,小物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2.用恒力F向右拉动木板使木板在水平面上做匀加速直线运动,经过=1.0s后撤去该恒力,此时小物块恰好运动到距木板右端处。在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来.求:(1)作用于木板的恒力F的大小;(2)木板的长度至少是多少?
【抓题·避坑】
1. 先抓题干关键条件:水平面光滑无地面摩擦、0~1s 木板受恒力 F 拉动,撤去 F 前物块 A 相对木板向左滑动;撤去 F 后 A、B 继续运动并相对滑动,最终二者共速,且 A 不会滑落木板;整段运动分两个阶段: 阶段 1:,恒力 F 作用于木板 B; 阶段 2:撤去 F 后,直到 A、B 达到共同速度。阶段2经常被同学们忽略掉
2. 阶段 1(0~1s,F 拉动木板)
对物块 A 隔离受力分析: A 水平方向只受木板给的向右滑动摩擦力,由滑动摩擦力提供加速度,根据牛顿第二定律可直接求出 A 全程滑动阶段恒定加速度;A 向右做初速度为 0 的匀加速直线运动。对木板 B 隔离受力分析: 水平面光滑、无地面摩擦力,木板仅受向右恒力 F、物块 A给与的 向左的滑动摩擦力,木板向右作匀加速运动。
3. 阶段 2(撤去 F 后至 A、B 共速)
撤去 F 瞬间,B的速度大于A的速度,需要重新分析二者加速度:
物块 A:依旧相对木板向左滑动,滑动摩擦力方向不变,加速度不变,继续向右匀加速;
木板 B:不再受拉力F,仅受 A 给与的向左的滑动摩擦力,加速度反向、变为减速加速度,木板向右匀减速;
4. 两者共速后,不再发生相对滑动,以相同的速度一起作匀速直线运动。
5. 整题通用注意事项
区分光滑水平面与粗糙地面:本题无地面摩擦力,列木板受力方程时切勿多加地面阻力;
外力 F 撤去瞬间,木板受力立刻改变,必须重新计算木板减速阶段加速度,不能沿用加速阶段加速度;
木板最小长度取物块相对木板向左滑动的最大距离,不是对地位移;
6. 运动分析顺序:分阶段隔离受力求加速度→求各阶段末速度→算各阶段对地位移→计算分阶段相对位移→结合临界滑落条件求解板长。
方法(一)公式法
在恒力F作用阶段,分别对A、B受力分析和运动分析:
对小物块A,水平方向受向右的滑动摩擦力,由牛顿第二定律和运动规律:
.........................................①
.............................................②
...........................................③
对木板B,水平方向受向右的恒力F、向左的A对B的滑动摩擦力,由牛顿第二定律和运动规律:
..................④
.............................⑤
............................⑥
此阶段A相对于B的位移为: .............⑦
撤去恒力F后,直至A、B等速,分别对A、B受力分析和运动分析:
对小物块A,水平方向仍受滑动摩擦力向右,因此加速度不变,继续做匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动规律:
...............................⑧
......................⑨
..................⑩
对木板B,受到水平方向向左的A对B的滑动摩擦力,作匀减速直线运动,由牛顿第二定律和运动规律:
............................⑪
..........................⑫
...................⑬
此阶段A相对于B的位移为: ...................⑭
A、B等速后,以相同的速度在光滑的水平地面上匀速运动,不再相对滑动。
由上述系列方程可求得:F=10N, L= m
方法(二)图像法
解析:
力F作用时:分别对A、B受力分析,并由牛顿第二定律得:
对A : ...................①
对B: ..............②
撤掉力F之后,A受到的摩擦力没有发生变化,B受力发生变化,作减速运动
对B受力分析,由牛顿第二定律得:..............③
根据题意画出两个物体的v-t图像:
由图像得: ......................④ ......................⑤
......................⑥ .................⑦
时刻之前两物体图像包围的面积等于
.................⑧
两物体的图像包围的面积是相对位移,等于木板的最小长度L
.................⑨
由以上各式可求得F=10N L=≈1.7m
(三)两个板块叠放在粗糙的水平地面上,地面摩擦因数分别为,同时给两个物块相同的初速度开始运动:
(Ⅰ)如果,相对静止,以相同的加速度在地面上做匀减速直线运动。
整体受力分析,由牛顿第二定律得:
解得 , 之间是静摩擦力,与无关。
两物体的V-t图像如下图:
(Ⅱ)如果,那么 要发生相对滑动,分别以不同的加速度作匀减速直线运动,直至静止。两个物块的v-t图像如下图:
的速度大于的速度,受到的摩擦力与其运动方向相反,向左
由牛顿第二定律得: 解得
对受力分析,受到向左的地面摩擦力和 施加向右的摩擦力
由牛顿第二定律得:
解得
由图像知,会先于 停下来,两者之间发生了相对位移。相对位移等于两者v-t图像所包围的面积。
例2:一质量M=2.0kg的长木板B静止放在水平面上,木板与地面的摩擦因数在木板的右端放一质量m=1.0kg可看作质点的小物块A,小物块与木板间的动摩擦因数为,用恒力F=18N向右拉动木板使木板在水平面上做匀加速直线运动,经过=1.0s后撤去该恒力,在此后的运动中小物块没有从木板上掉下来.求:(1)小木块相对木板的位移,(2)小木块相对木板的路程,(3)小木块在木板上留下的划痕
【抓题·避坑】
一、整体解题思考框架:按外力变化拆分 3 个运动阶段
全程根据拉力 F 的有无、A 和 B 是否共速,划分为三段独立运动,外力改变、相对滑动方向改变,就要重新受力分析、重新求加速度,不能沿用前一段加速度: 阶段 1:0~1s,恒力 F 拉动木板 B 向右加速; 阶段 2:撤去 F 后 → A、B 速度达到共速前; 阶段 3:A、B 共速后 → A、B 各自减速至完全静止。
二、分阶段分析思路
阶段 1:0~1s,拉力 F 作用阶段
1. 对物块 A 分析: A 水平方向仅受木板向右的滑动摩擦力,滑动摩擦力提供加速度,A 向右做初速度为 0 的匀加速直线运动。
2. 对木板 B 分析: 向右拉力 F,向左两个阻力:A 对 B 的滑动摩擦力、地面对木板的滑动摩擦力;地面摩擦力的支持力是 A+B 总重力。
阶段 2:撤去 F~ A、B 共速
1. 撤去 F 后木板失去向右拉力,重新对 B 受力:仅受向左的 A、B 间滑动摩擦力、地面滑动摩擦力,求解木板新的减速加速度;物块 A 仍相对 B 左滑,加速度不变,继续向右加速。
2. 木板速度大于物块速度、木板减速、物块加速。
阶段 3:A、B 共速之后(本题核心陷阱段)
1. 第一步必须做校验:不能默认共速后二者一起匀减速。 先假设 A、B 整体共同减速,算出整体加速度;再计算物块 A 跟随该加速度所需的静摩擦力大小,和 A、B 间最大静摩擦力对比; 若需要的静摩擦力>最大静摩擦力,说明二者无法保持相对静止,会再次发生相对滑动,必须分别重新求 A、B 的加速度。
2. 相对滑动方向改变:共速后 A 相对 B 向右滑动,A 受向左滑动摩擦力,加速度反向变为减速加速度;木板 B 受 A 向右的滑动摩擦力、地面向左摩擦力,求解木板第三阶段减速加速度)。
3. 运动判断:木板 B 减速加速度更大,会先减速至速度为 0,停止运动;木板静止后不再受力运动,仅需计算物块 A 后续独自减速到静止的位移,得到第三段 A 相对 B 向右滑动的相对位移。
三、三个设问针对性思考逻辑
1. 小木块相对木板的位移(矢量):用A 全程对地总位移 − B 全程对地总位移,代表末位置相对初位置的偏移,带方向;
2. 小木块相对木板的路程(标量):将三段每一段相对滑动的距离取绝对值,全部相加,来回滑动的每一段长度都计入总路程;
3. 木板上划痕长度:划痕是摩擦痕迹,反向滑动会覆盖原有痕迹,划痕长度取单向滑动的最大相对位移绝对值(本题前两段都是 A 相对板左滑,第三段向右回滑,最大划痕为向左滑动的总长度),不是所有段相加。
四、本题需要注意的细节、陷阱与避坑点
受力列式陷阱
1. 木板 B 列地面摩擦力时,极易错用木板自重Mg计算,正确应为总重力((M+m)g,漏加物块质量会直接算错加速度;
2. 撤去 F 只是拉力消失,A、B 间滑动摩擦力、地面摩擦力依旧存在,不要误以为撤 F 后木板只受物块的摩擦力;
3. 相对滑动方向改变时,滑动摩擦力方向同步改变,加速度必须重新计算,不能全程使用同一个加速度。
共速后的易错大坑
1. 共速≠相对静止,很多同学直接默认二者一起减速,跳过摩擦力校验步骤,导致第三段加速度全部算错;
2. 木板减速到速度为0 后就保持静止,不能继续用第三阶段加速度计算木板之后的运动,木板静止后受力不再改变。
三个概念混淆陷阱(高频丢分点)
1. 相对位移:矢量,末位置减初位置,有正负方向;
2. 相对路程:标量,所有滑动段长度累加,不看方向;
3. 划痕长度:摩擦痕迹会被反向滑动覆盖,取单向滑动的最大距离,不等于总路程,三者答案互不相同,做题前先看清问题问的是哪一个。
计算习惯注意
1. 建议全程设定统一正方向(向右为正),速度、加速度、位移全部带符号代入公式,避免方向判断出错;
2. 分段计算位移后,再汇总相对位移,不要直接跨阶段合并公式计算,容易漏掉某一段相对滑动。
五、完整解题思考顺序总结
划分运动阶段 → 每阶段隔离 A、B 受力分析、求解加速度 → 逐段计算速度、对地位移、分阶段相对位移 → 共速后校验是否二次打滑 → 计算后续阶段相对滑动量 → 根据相对位移、路程、划痕三个定义,分别计算最终答案。
解析:
在恒力F作用阶段,分别对A、B受力分析和运动分析:
对小物块A,水平方向受向右的滑动摩擦力,由牛顿第二定律和运动规律:
.........................................①
.............................................②
...........................................③
对木板B,水平方向受向右的恒力F、向左的地面滑动摩擦力、向左的A对B的滑动摩擦力,由牛顿第二定律和运动规律:
..........④
........................................⑤
.......................................⑥
此阶段A相对于B的位移为: .............⑦
撤去恒力F后,直至A、B等速前,分别对A、B受力分析和运动分析:
对小物块A,水平方向仍受滑动摩擦力向右,因此加速度不变,继续做匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动规律:
................................⑧
.......................⑨
..................⑩
对木板B,水平方向受向左的地面滑动摩擦力、向左的A对B的滑动摩擦力,作匀减速直线运动,由牛顿第二定律和运动规律:
........⑪
..........................⑫
...................⑬
此阶段A相对于B的位移为: ...................⑭
A、B达到共同速度后,因为 A、B不能以相同的加速度作匀减速直线运动。将分别以不同的加速度作匀减速直线运动,并在不同的时刻停下来。
此后A的速度大于木板的速度,木块A受到B的摩擦力的大小不变,方向变为向左,开始作匀减速运动,对A由牛顿第二定律和运动规律:
........⑮
.........⑯
...............................⑰
对木板B,水平方向受向左的地面滑动摩擦力、向右的A对B的滑动摩擦力,由牛顿第二定律和运动规律:
..................⑱
............................................⑲
.......................................⑳
此阶段A相对于B的位移为:
............. ㉑ 此过程A的位移大于B的位移,A相对B向右运动。
小木块相对木板的位移:x1=..................㉒
小木块相对木板的路程:x2=..................㉓
小木块在木板上留下的划痕是:x3=.................㉔
方法(二)图像法
木块A在加速、减速阶段的加速度大小不变,对A: ......①
木板在力F作用阶段: .....................②
木板在撤掉力F至A、B等速阶段 ............③
木板A、B等速之后到静止: ...................④
根据图像的斜率求加速度,面积求位移和相对位移如下:
.................⑤
.................⑥
..........⑦
.................⑧
..............⑨
...............⑩
...........⑪
...............⑫
小木块相对木板的位移:x1=..................⑬
小木块相对木板的路程:x2=..................⑭
小木块在木板上留下的划痕是:x3=.................⑮
例3:如图甲所示,一长方体木板B放在水平地面上,木板B的右端放置着一个小铁块A,在t=0时刻同时突然给A、B初速度,其中A的初速度大小为=1m/s,方向水平向左;B的初速度大小为=14m/s,方向水平向右,木板B运动的V-t图像如图乙所示.已知A、B的质量相等,A与B及B与地面之间均有摩擦(动摩擦因数不等),A与B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A始终没有滑出B.(提示:t=3s时刻,A、B达到共同速度v=2m/s;3s时刻至A停止运动前,A向右运动的速度始终大于B的速度).求:
(1)站在水平地面上的人看来A向左运动的最大位移;
(2)B运动的时间及B运动的位移大小;
(3)A最终静止在B上面的位置距离B板右端的距离
【抓题·避坑】
7. 铁块 A 受力:仅受 B 向右的滑动摩擦力,加速度恒定不变,A 先向左匀减速至速度为0,再向右匀加速,全程加速度大小不变
8. 木板 B 受力:受到 A 向左的滑动摩擦力、地面向左的滑动摩擦力(地面支持力为2mg),此阶段 B 始终向右运动,地面摩擦力方向不变
9. 第 (1) 问:A 向左运动的最大位移注意点
临界条件:A自身速度减为 0时,向左位移达到最大值,并非 t=3s 共速时刻;
3s 之后阶段注意点
10. 题目明确提示:3s 至 A 停止前,A 向右速度始终大于 B 的速度,因此二者不会保持共速一起减速,会再次发生相对滑动,需要重新分别对 A、B 受力分析求第二段加速度:
11. A 相对 B 向右滑动 → A 受到向左的滑动摩擦力,加速度反向;
12. B 受到 A 向右的滑动摩擦力、地面向左的滑动摩擦力,合外力改变,第二段加速度与 0~3s 阶段不同;
13. 木板 B 会在第二段匀减速中率先减至速度为 0、停止运动,之后不再运动;铁块 A 会在 B 停下后继续减速至静止。
14. 避坑:不能用 0~3s 的加速度计算 3s 后的减速过程,两段加速度不同,不可混用;B 速度减为 0 后不再运动,无需计算 B 静止后的位移。
15. 避坑:只计算 0~3s 的相对位移会漏算 3s 后二次滑动的相对位移,导致结果偏小;计算相对位移注意矢量方向,最终取总相对位移的绝对值。
解析:
木块A在加速、减速阶段的加速度大小不变,对A: ......①
木板在与木块等速之前: ...............②
木板在与木块等速之后阶段: ...........③
把木块的运动图像在原图中补充完整,并标出相应的坐标:
根据图像的斜率求加速度,面积求位移和相对位移如下:
......................................④
..................................⑤
...............................⑥
.................................⑦.
......................................⑧
...............⑨
...............⑩
站在水平地面上的人看来A向左运动的最大位移:=0.5m.............⑪
B运动的位移: ....⑫
B运动的时间为:4s........⑬
A最终静止在B上面的位置距离B板右端的距离:16.5m.....⑭
例4: 如图所示,一足够长木板B在水平粗糙面上向右运动。某时刻速度为v2=2m/s,此时一质量与木板相等的小滑块A(可视为质点)以v1=4m/s的速度从右侧滑上木板,经过1s两者速度恰好相同,速度大小为v3=1m/s,方向向左。重力加速度g=10m/s2,试求:
(1)木板与滑块间的动摩擦因数μ1
(2)木板与地面间的动摩擦因数μ2
(3)从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,滑块相对木板的位移大小。
(4)从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,木板的位移大小。
【抓题·避坑】
1. 滑块 A 受力恒定A 始终相对木板向左滑动,仅受木板向右的滑动摩擦力,因此 A 加速度全程不变,可直接用 1s 始末速度求加速度,用来计算。
2. 木板 B 加速度分两段(本题最大陷阱)木板对地速度方向改变时,地面滑动摩擦力方向反向: B 向右运动阶段:地面摩擦力向左 + 滑块给木板的摩擦力向左,两个摩擦力同向,合加速度大; B 向左运动阶段:地面摩擦力向右 + 滑块给木板的摩擦力向左,两个摩擦力反向,合加速度变小;❌ 禁止直接用全程 1s 的速度变化求木板平均加速度,会直接算错。
3. 地面摩擦力正压力是总重力
4. 木板总位移注意点 木板全程分三段:①向右减速至 0 ②向左加速至共速 ③共速后向左减速到静止
避坑总结 1. 板块模型中:滑块加速度常恒定,木板若受地面摩擦、速度反向,加速度大概率分段; 2. 先求滑块加速度,再分段列木板牛顿定律,联立求解临界时间与地面动摩擦因数; 3. 共速后一定要校验是否会二次打滑,避免多算或少算相对位移;
解析:
木块在与木板等速之前受滑动摩擦力做减速运动,对A: ...................①
木板B向右运动受到地面摩擦力方向向左: .................②
木板B向左运动受到地面摩擦力方向向右: ..................③
根据题意画出v-t图像
根据图像的斜率求加速度,面积求位移和相对位移如下:
......................................④
........................................⑤
..................................⑥
由上述式子解得
木板、木块等速后不会相对滑动,共同匀减速直至静止
整体受力分析,有牛顿第二定律得: .................⑦
...........................⑧
从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,滑块相对木板的位移:
...............⑨
从滑块滑上木板,到最终两者静止的过程中,木板的位移:
...............⑩
首先计算出三个接触面的最大静摩擦力:
m1与m2的最大静摩擦力f12m=m1gµ1
m2与m3的最大静摩擦力f23m=(m1+m2)gµ2
m3与地面的最大静摩擦力f3地m=(m1+m2+m3)gµ3
如果 f3地m>f23m 则不论F多大,m3都不会滑动
如果 f3地m<f23m 则m3与地面先发生相对滑动
m1的最大加速度:m1am1=m1gµ1
m3的最大加速度:(m1+m2)gµ2-(m1+m2+m3)gµ3=m3am3
如果am1 < am3则m1与m2之间先发生相对滑动
如果am1 > am3则m2与m3之间先发生相对滑动
三层板块模型(A、B、C),F 增大过程分析思路、临界、陷阱
已知:
F作用于木块A,F增大时摩擦力与加速度的变化分析:
(一)、首先计算各个接触面的最大静摩擦力(滑动摩擦力):
A、C间的最大摩擦力:
B、C间的最大摩擦力:
C与地面间的最大摩擦力:
(二)、判断最先发生相对滑动的接触面:
若B与C先发生相对滑动,则B与C间发生相等滑动的临界加速度由B确定:对B分析:
解得:
若A与C先发生相对滑动,则先把B、C为整体,发生相等滑动的临界加速度由BC确定:
解得:
所以B与C先发生相对滑动
(三)、对两个物体按照力F大小的区间进行分析:
第一个临界加速度: B只靠C 给的摩擦力加速,B 的最大加速度,由 B-C 最大静摩擦决定 对 B:👉只要系统加速度超过,B 和 C 之间一定打滑,B 的加速度就锁定不再变大。
区间①:
地面最大静摩擦 8N。 拉力 F≤8N,整体不动,全部静止。
A、C 之间:静摩擦力大小等于 F;
B、C 之间:摩擦力等于 0;
C、地面:静摩擦力等于 F; 加速度:。
区间②:<F≤24N
整体一起加速,A、B、C 三者相对全部不打滑,三者加速度完全相同。
整体受力分析:
解得: ()
加速度到达 B 的临界,代入,得到临界拉力:。
摩擦力情况:
B:靠 C 的静摩擦力带动 B,,随 F 增大而增大,最大到 4N;
C:受到 A 向右静摩擦、B 向左静摩擦、地面向左滑动摩擦;
A:拉力 F,C 对 A 向左静摩擦力;
此区间 AC、BC 都是静摩擦,没有相对滑动。
关键点:F=24N,加速度,B-C 之间静摩擦刚好达到最大值 4N,即将打滑。
区间③:<F≤72N
F>24N,B 与 C 发生相对滑动。
B:只受滑动摩擦力,加速度被锁死:,不再随 F 变大而上升。
A、C 仍然保持相对静止,A 和 C 一块运动。
现在把 A+C 看成整体,质量。 受力:向右 F;向左:B 给 C 的滑动摩擦力 4N;向左地面滑动摩擦力 8N。
解得: ()
这个区间上限:A、C 之间即将打滑。A-C 最大静摩擦 32N。
第二个临界加速度:
对 C:
,A-C 打滑临界加速度。
代入,得到第二个临界拉力:。
该区间内:
恒定不变;
,随 F 增大持续增大;
BC:滑动摩擦力,恒等于 4N,不再变化;
AC:静摩擦力,随 F 增大不断变大,直到 F=72N 达到最大值 32N;
C地面:滑动摩擦力恒定 8N。
区间④:
F 超过72N,A、C 之间也发生相对滑动。 至此,A、B、C 三者加速度全部互不相同。
A:受 F,C 对 A 向左滑动摩擦力 32N
,( )随 F 继续增大。
B:依旧 B-C 滑动,保持不变。
C:受到向右 A 的滑动摩擦力 32N;向左 B 的滑动摩擦力 4N;向左地面摩擦力 8N 合外力:👉F>60N 之后,C 的加速度固定为,不再随 F 改变!
摩擦力全部变为滑动摩擦,数值全部锁死不变:
板块模型多个接触面:每个物体能承受的最大加速度算出来,最小的那个加速度就是最先打滑的临界。本题,远小于 A-C 打滑临界,B 先滑。
打滑之后:滑动摩擦力大小恒定,打滑物体加速度直接锁死,不随 F 变大。 F>16N 之后,B 加速度不再增加,固定。
B 打滑之后,要把 A+C 作为整体分析,不要带上 B;B 已经脱离共速队伍。
第二个临界:A 与 C 之间打滑,算出,对应 F=72N; F>72N,A、C 也打滑。此时 C 的合外力全部由两边滑动摩擦力决定,跟 F 没关系,C 加速度变成定值 10m/s²,这是本题最容易踩坑的地方。F 再增大,只会让 A 的加速度变大,C 加速度不变。
摩擦力变化规律总结:
没打滑阶段:静摩擦力随外力 F 同步增大;
一旦打滑:直接变为恒定滑动摩擦力,不再变化。
图一:加速度(a)随拉力(F)的变化图像:
图二:摩擦力(f)随拉力(F)的变化图像:
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