物塊與木板組合在一起的連接體問(wèn)題,是高中動(dòng)力學(xué)中的一個(gè)重要的模型,也是高考考查的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一般用整體法和隔離法處理這類(lèi)問(wèn)題,同時(shí)也是牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問(wèn)題,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度和速度的變化分析判斷是難點(diǎn)。
現(xiàn)通過(guò)板塊模型的歸類(lèi),找出解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,揭示這類(lèi)問(wèn)題的實(shí)質(zhì),找到解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法。
常見(jiàn)的板塊模型是由木板和木塊組成的,但也有板塊模型的變形,是由2個(gè)不是木板和木塊的其它物體組成,疊放在一起,其中上面的看成木塊,下面的看成木板,也能看成板塊模型求解。
板塊模型的分類(lèi):水平放置的和傾斜放置的、受拉力作用的和不受拉力作用的。
高中物理板塊模型例題
1、如圖所示,長(zhǎng)為l=1m、質(zhì)量為M=1kg的長(zhǎng)木板放在光滑的平臺(tái)上,質(zhì)量為m=0.5kg的物塊放在長(zhǎng)木板上表面的左端,在平臺(tái)右側(cè)邊緣固定一定滑輪,繞過(guò)定滑輪的細(xì)線一端系在物塊上,連接物塊的細(xì)線保持水平,用大小為F=1.2N的拉力向下拉細(xì)線,使物塊向右做加速運(yùn)動(dòng),已知物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取10m/s2,長(zhǎng)木板右端離定滑輪距離足夠大,平臺(tái)離地面足夠高,求
(1)在拉力F作用下,物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力大小;
(2)若不用拉力,而在細(xì)線上懸掛一個(gè)重為G=5N的重物,釋放重物,則物塊滑離長(zhǎng)木板時(shí),長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的距離為多少?
解:(1)計(jì)算臨界拉力F0,設(shè)拉力為F0時(shí),剛好能一起運(yùn)動(dòng),以物塊和木板整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得:F0=(M+m)a, ①
以木板為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得
μmg=Ma, ②
聯(lián)立①②解得F0=1.5N。
因F=1.2 N<1.5N,所以物塊和木板一起運(yùn)動(dòng)
對(duì)物塊和木板:F=(M+m)a ③
對(duì)木板: f=Ma ④
聯(lián)立③④得:f=0.8N
物塊與長(zhǎng)木板之間的摩擦力大小為0.8N