數學經常聽說模型,什么是模型,模型的概念有多重要,模型怎么用? 可以說,今天你所接觸到的所有數學知識,都是建立在模型之上的。 所以,學好數學,建立模型,是一個基礎。 那么建筑模式有哪些呢? 就是在處理某一實際問題時,勾勒出目標與物理關系的變化,也就是建立模型。 在這個過程中,存在三個核心問題:目標、變化和關系。 在這一系列的話題中,我們將從模型的角度總結中考數學的解題方法。
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模型 07:堆疊塊模型
堆垛模型是相對運動的經典模型,其基本解決方案與我們之前介紹的斜面模型和傳送帶模型相同。 需要了解的朋友可以點擊鏈接閱讀——斜面與輸送帶模型。 區別在于疊塊模型的位移關系。
圖A:木板B拉動動物方塊A。物體剛好不從木板上掉下來的臨界條件是物體剛滑到木板下端時,兩者速度相等,位移關系是 xB=xA+L
圖B:木塊A推動木板B。木塊剛好不從木板上掉下來的臨界條件是木塊剛滑到木板右端時,兩者速度相等,位移關系為xB+大號=xA
如右圖所示,木板 M 和木塊 m 疊放在光滑的水平面上。 現在用水平外力F拉動木板,F會逐漸減小。 求木板與木塊剛好形成相對滑動時的水平外力F的大小。
這類題需要臨界情況,也就是滑動臨界。 解決辦法是隔離法+對側原則。 關鍵在于摩擦力的變化。 當外力F不足以使兩個物體相對滑動時,兩個物體之間存在靜摩擦力,該摩擦力隨外力的減小而減小。 如果我們仔細觀察就會發現,里面的木塊m只有摩擦力作為提供加速度a的“動力”,從而可以和木板一起加速,但是這個摩擦力有一個最大值,就是最大靜摩擦力(與滑動摩擦力相等)μmg,則最大加速度為μg。
另一方面,總外力為F-μmg傳送帶摩擦力方向判斷,加速度a=(F-μmg)/M仍會隨著外力F的減小而減小。當木板的加速度減小到最大時塊能有的加速度,是臨界條件。 以后物體的加速度不會減小,但是板的加速度會減小,這樣兩個物體就會相對滑動。
具體過程如上圖所示。 雖然地面不平整,但這個方法還是管用的。
這類問題涉及兩個物體和多個運動過程,物體之間仍然存在相對運動,因此要準確計算每個物體在每個運動過程中的加速度(注意兩個過程連接處的加速度可能會發生變化)突然),并且應該找到物體之間的距離。 它們之間的位移(距離)關系或速度關系是解決問題的切入點。 在解法中更要注意兩個進程之間的聯系,每個進程的最終速度是下一個進程的初始速度。
下面為各位同學精選了典型的積木和相關變體訓練的例子(保存后可以復制),并附有詳細的分析過程。 小伙伴們在做的過程中一定要仔細感受摩擦力的變化,并與斜面和傳送帶模型進行對比。 如有疑問,歡迎私信。
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