高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)

滑塊木板模型的動(dòng)力學(xué)分析在高三物理復(fù)習(xí)中，滑塊木板模型作為力學(xué)的基本模型經(jīng)常出現(xiàn)，是對(duì)一輪復(fù)習(xí)中直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律有關(guān)知識(shí)的鞏固和應(yīng)用。這類問(wèn)題的分析有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理情景的想象能力，為后面動(dòng)量和能量知識(shí)的綜合應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。滑塊木板模型的常見(jiàn)題型及分析方法如下：例1 如圖1所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的物塊A和木板B，A、B間的最大靜摩擦力為mg，現(xiàn)用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng)，求拉力F的最大值。分析：為防止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B間的靜摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A決定。解答：物塊A能獲得的最大加速度為：A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值為： 變式1 例1中若拉力F作用在A上呢？如圖2所示。解答：木板B能獲得的最大加速度為：。A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值為：變式2 在變式1的基礎(chǔ)上再改為：B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng)，求拉力F的最大值。解答：木板B能獲得的最大加速度為：設(shè)A、B一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的最大值為Fm，則： 解得： 例2 如圖3所示，質(zhì)量M=8kg的小車放在光滑的水平面上，在小車右端加一水平恒力F，F(xiàn)=8N，當(dāng)小車速度達(dá)到15m/s時(shí)，在小車的前端輕輕放上一大小不計(jì)、質(zhì)量m=2kg的物體，物體與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)=02，小車足夠長(zhǎng)，求物體從放在小車上開(kāi)始經(jīng)t=15s通過(guò)的位移大小。（g取10m/s2）解答：物體放上后先加速：a1=g=2m/s2此時(shí)小車的加速度為： 當(dāng)小車與物體達(dá)到共同速度時(shí)：v共=a1t1=v0+a2t1 解得：t1=1s ，v共=2m/s以后物體與小車相對(duì)靜止： （，物體不會(huì)落后于小車）物體在t=15s內(nèi)通過(guò)的位移為：s=a1t12+v共 （tt1）+ a3（tt1）2=21m練習(xí)1 如圖4所示，在水平面上靜止著兩個(gè)質(zhì)量均為m=1kg、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=15m的木板A和B，A、B間距s=6m，在A的最左端靜止著一個(gè)質(zhì)量為M=2kg的小滑塊C，A、B與C之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1=02，A、B與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2=01。最大靜摩擦力可以認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。現(xiàn)在對(duì)C施加一個(gè)水平向右的恒力F=4N，A和C開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間A、B相碰，碰后立刻達(dá)到共同速度，C瞬間速度不變，但A、B并不粘連，求：經(jīng)過(guò)時(shí)間t=10s時(shí)A、B、C的速度分別為多少？（已知重力加速度g=10m/s2）解答：假設(shè)力F作用后A、C一起加速，則：而A能獲得的最大加速度為： 假設(shè)成立在A、C滑行6m的過(guò)程中： v1=2m/s A、B相碰過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律可得：mv1=2mv2 v2=1m/s此后A、C相對(duì)滑動(dòng)：，故C勻速運(yùn)動(dòng)； ，故AB也勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)經(jīng)時(shí)間t2，C從A右端滑下：v1t2v2t2=L t2=15s然后A、B分離，A減速運(yùn)動(dòng)直至停止：aA=2g=1m/s2，向左 ，故t=10s時(shí)，vA=0C在B上繼續(xù)滑動(dòng)，且C勻速、B加速：aB=a0=1m/s2 設(shè)經(jīng)時(shí)間t4，CB速度相等： t4=1s 此過(guò)程中，CB的相對(duì)位移為：，故C沒(méi)有從B的右端滑下。然后CB一起加速，加速度為a1，加速的時(shí)間為： 故t=10s時(shí)，A、B、C的速度分別為0，25m/s，25m/s練習(xí)2 如圖5所示，質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，取g=10m/s2，試求：（1）若木板長(zhǎng)L=1m，在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F=8N，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端？（2）若在鐵塊上施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向右的力F，通過(guò)分析和計(jì)算后，請(qǐng)?jiān)趫D6中畫(huà)出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象。（設(shè)木板足夠長(zhǎng)）（解答略）答案如下：（1）t=1s（2）當(dāng)FN時(shí)，A、B相對(duì)靜止且對(duì)地靜止，f2=F；當(dāng)2N6N時(shí)，A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，N畫(huà)出f2隨拉力F大小變化的圖象如圖7所示。從以上幾例我們可以看到，無(wú)論物體的運(yùn)動(dòng)情景如何復(fù)雜，這類問(wèn)題的解答有一個(gè)基本技巧和方法：在物體運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)過(guò)程中，若兩個(gè)物體的初速度不同，則兩物體必然相對(duì)滑動(dòng)；若兩個(gè)物體的