高中物理滑块专题?“木板-滑块”组成的相互作用运动的,在高中物理中经常碰到,它涉及到运动和力的关系、涉及到能量、涉及到动量,对此问题的研究,有助于对力学规律的理解、掌握和选用,有助于提高学生的能力。一、以初速度滑行 如图,那么,高中物理滑块专题?一起来了解一下吧。
(1)滑块加速度a1=F/m-ug=3m/s2,木板的加速度a2=umg/M=1m/s2
两者都以初速度为0加速度大小不同向右作匀加速直线运动,设经历时间t,滑块脱离木板。
选地面为参照物:滑块的位移S1=1/2a1t^2=1.5t^2,木板的位移S2=1/2a2t^2=0.5t^2
则:S1-S2=t^2=4,t=2s
木板的位移S2=0.5t^2=2m
(2)滑块的位移S1=1.5t^2=6m
根据公式v^2=2a1S1=2*3*6=36
解得v=6m/s
(3)如果F作用一段时间后,滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等,这个时间最短,设这个时间为t',整个运动分为两个过程。
第一过程:滑块加速度a1=3m/s2,木板加速度a2=1m/s2
在F撤去瞬间滑块速度v1=a1t'=3t' (1)
木板速度v2=t'(2)
两者之间的位移差S=t'^2,即滑块在木板上滑动的距离。
第二过程,F撤去后,整个不受外力,满足动量守恒,设滑块脱离木板时两者速度为vt
则:mv1+Mv2=(m+M)vt (3)
此过程滑块在木板上移动的距离S'=L-t'^2(4)
根据能量守恒,摩擦力做的功消耗掉的动能。
umgS'=1/2mv1^2+1/2Mv2^2-1/2(m+M)vt^2(5)
联立(1)(2)(3)(4)(5)解得t'^2=2.4,开方后t'≈1.55s
对于第3问再提供另外一种简便的解法:
同样设F作用时间t'后,滑块脱离木板时的速度刚好与木板速度相等。
斜面上的物体受力分析:
1、物体沿光滑斜面下滑
物体受到两个力:竖直向下的重力G和斜面对物体的支持力N(N垂直于斜面向上,大小等于重力垂直于斜面的分力)。
2、物体沿粗糙斜面下滑
物体受到三个力:重力G,斜面支持力N,斜面对物体的摩擦力f(沿斜面向上)。注意:匀速下滑时,摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,还可根据f=μN计算。加速下滑时,摩擦力小于重力沿斜面向下的分力,但仍有f=μN(N的大小如1所述)
3、物体在粗糙斜面上静止
物体受到三个力:重力G,斜面支持力N,静摩擦力f(f沿斜面向上,大小等于重力沿斜面向下的分力;N的大小如1所述)。
4、沿光滑斜面向上拉物体(物体静止或匀速上滑)
物体受到三个力:重力G,斜面支持力N,沿斜面向上的拉力F。(拉力F的大小等于重力沿斜面向下的分力,支持力的大小如1所述)。
5、沿粗糙斜面向上拉物体(物体仍静止)
物体受到四个力:重力G,支持力N,拉力F,静摩擦力f(f沿斜面向下,且拉力等于静摩擦力与重力沿斜面向下的分力之和)。
6、沿粗糙斜面向上匀速拉物体
物体受力情况同上(上面的静摩擦力变为滑动摩擦力)。
7、还可以拉物体沿斜面加速上滑等等,根据前面的分析自己试试看。
需要注意的是:物体的受力分析跟力的合成与分解是两回事!在进行受力分析时,尽量不画出分力,以免造成混乱。
题目:如图所示,质量M=4kg的木板长L=4m,静止在光滑的水平地面上,其水平上表面左端静置一个质量m=2kg的小滑块(可视为质点),小滑块与板间的动摩擦因数μ=0.2.从某时刻开始,用水平力F=10N一直向右拉滑块,使滑块从木板上掉下来.g取10m/s2.
(1)该过程木板的位移;
(2)滑块离开木板时的速度;
(3)若在F=10N的情况下,能使小滑块恰好能从木板上掉下来,求此力作用的最短时间.
考点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
专题:牛顿运动定律综合专题.
分析:(1、2)根据牛顿第二定律求出滑块和木板的加速度,结合位移关系求出运动的时间,从而得出木板的位移和速度.
(3)根据牛顿第二定律求出撤去拉力后的加速度,抓住滑块滑到木板右端与木板共速,结合速度公式和位移公式求出F作用的时间.
解答:
(2)滑块速度为v=a1t=3×2=6m/s;
(3)设滑块经过时间t1撤掉F,又经过时间t2恰好滑到木板的右端获得共速,由牛顿第二定律知滑块撤掉F时的加速度大小为
点评:解决本题的关键理清滑块和木板的运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式灵活求解.
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“木板-滑块”组成的相互作用运动的,在高中物理中经常碰到,它涉及到运动和力的关系、涉及到能量、涉及到动量,对此问题的研究,有助于对力学规律的理解、掌握和选用,有助于提高学生的能力。
一、以初速度滑行
如图,质量为M,长为L的木板静止在光滑的水平面上,一质量为m的物块以V0从M的左端射入,已知物块与木板间的动摩擦因数为μ,m滑不出木板,求m在M上滑行的距离?
【解析】:法一、“动力学”观点
对M、m 受力情况的分析可知:
达到一个共同速度V做匀速运动
由牛顿第二定律得M的加速度为aM=μmg/M
m的加速度为am=μg
设经时间t两者速度相同,则V0-μgt=μmgt/M解得t=MV0/(M+m)μg
由图可知 SM- Sm=S其中SM=μmgt2/2M Sm=V0t-μgt2/2
解得S=MV02/2μg(M+m)
法二、“动量-能量”的观点
由“M、m组成的动量守恒”得 mV0=(M+m)V
再由动能定理(“摩擦生热”公式)得-μmgS=(M+m)V2/2-mV02/2
由上面两式解得S=MV02/2μg(M+m)
【变】:1、原题中若m滑不出M,则木板长L应满足什么条件?
解:过程与上面一样,结论为L≥S=MV02/2μg(M+m)
2、若L一定,要求m滑不出M,则V0至多为多大?
解:依据上面的解题思路,当物体滑到木板右端时两者正好达到共同速度,将S=MV02/2μg(M+m)中的S换成L,最后解得
V0=
A? 亰 3、原题中,若地面粗糙,并设木板与地面间的动摩擦因数μ1,木块与木板的动摩擦因数μ2,试求M、m对地的位移?
解:由于地面粗糙,M、m组成的动量不守恒,故只能用“动力学观点”
10 若μ1(M+m)g≥μ2mg则Sm=0,Sm=V02/2μ2g
20 若μ1(M+m)g<μ2mg 则 对M、m 受力情况的分析可知:
达到一个共同速度V后一起减速直到停止
由牛顿第二定律得 M 的加速度为aM=〔μ2mg-μ1(M+m)g〕/M ,
m的加速度为am=μ2g� 设经时间t两者速度相同
则V=V0-amt=aMt可解得t=MV0/( M+m)(μ2-μ1)
代入可得 V=〔μ2mg-μ1(M+m)g〕V0/(M+m)(μ2-μ1)g
则此过程中M、m的位移为:SM=V2/2aM,Sm=(V02-V)/2a
以后两者一起以a=μ1g减速直到停止,共同滑行的位移为S=V2/2a
则 M、m对地的总位移分别为:
SM/= SM+S,Sm/= Sm+S代入即可得结果。
要画图,对滑块和斜面体受力分析,就三种情况讨论:
1、滑块匀速下滑:此时滑块受到重力,受到斜面的支持力垂直于斜面向上,受到沿着斜面向上的滑动摩擦力,三力平衡,所以,支持力和摩擦力的合力F跟重力等大反向,根据牛顿第三定律,F的反作用力F'是滑块对斜面体的作用力竖直向下;对斜面体,除受重力外,受到竖直向下的滑块的作用力F',受到地面的支持力,三力平衡,所以此时斜面体不受地面的摩擦力。
2、滑块加速下滑:此时滑块受到重力,斜面支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,滑块受到的合力沿着斜面向下,此时支持力和摩擦力的合力F,不再竖直向上,而是在垂直于斜面方向和沿着斜面向下方向之间的斜向上方向(必须作图才能看出),根据牛顿第三定律,滑块对斜面体的作用力(F的反作用力F')不在竖直方向而是斜向下,所以斜面体必然受到地面的摩擦力,摩擦力方向与F'的水平分力平衡
3、滑块减速下滑:分析与2类似,此时斜面体也将受到地面的摩擦力。
以上就是高中物理滑块专题的全部内容,高中物理必修一《牛顿运动定律》专题--动力学中的滑块-木板模型一、单选题(本大题共6小题,共24.0分)1.如图所示,木块A、B静止叠放在光滑水平面上,A的质量为m,B的质量为2m.现施水平力F拉B(如图甲),A、。