物塊與木板組合在一起的連接體問題,是高中動力學(xué)中的一個重要的模型,也是高考考查的重點和難點。一般用整體法和隔離法處理這類問題,同時也是牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)的綜合問題,運(yùn)動過程中加速度和速度的變化分析判斷是難點。
現(xiàn)通過板塊模型的歸類,找出解決這類問題的關(guān)鍵,揭示這類問題的實質(zhì),找到解決這類問題的基本方法。
常見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: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,長為l=1m、質(zhì)量為M=1kg的長木板放在光滑的平臺上,質(zhì)量為m=0.5kg的物塊放在長木板上表面的左端,在平臺右側(cè)邊緣固定一定滑輪,繞過定滑輪的細(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,已知物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為0.2,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10m/s2,長木板右端離定滑輪距離足夠大,平臺離地面足夠高,求
(1)在拉力F作用下,物塊與長木板之間的摩擦力大小;
(2)若不用拉力,而在細(xì)線上懸掛一個重為G=5N的重物,釋放重物,則物塊滑離長木板時,長木板運(yùn)動的距離為多少?
解:(1)計算臨界拉力F0,設(shè)拉力為F0時,剛好能一起運(yùn)動,以物塊和木板整體為研究對象,由牛頓第二定律得:F0=(M+m)a, ①
以木板為研究對象,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
對物塊和木板:F=(M+m)a ③
對木板: f=Ma ④
聯(lián)立③④得:f=0.8N
物塊與長木板之間的摩擦力大小為0.8N