滑块+木板模型》专题复习的素材选择与应用.docx

1、滑块+木板模型专题复习的素材选择与应用滑块+木板模型专题永安一中 吴庆堂（一）专题复习素材选择的理由1、知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观“三维目标”是新课程的“独 创”，是新课程推进素质教育的根本体现，是新课程标准异于原教学大纲的关键点， 也是这次课程改革的精髓，表现了改革所承担着的“新期待” 。2、新课程高考物理试题给我们的启示：引导教学重视物理过程的分析和学生综 合解决问题能力的培养，强调对考生“运用所学知识分析问题、解决问题的能力” 的考查，并且把渗透和关注学生的情感、态度、价值观纳入到了考查目标中。命题 坚持能力立意、问题立意。主干、重点知识重点考。3、在高中物理总复习中经常会

2、遇到一个滑块在一个木板上的相对运动问题，我 们称为“滑块 +木板”模型问题。由于两个物体间存在相互作用力，相互影响，其运 动过程相对复杂，致使一些同学对此类问题感到迷惑。此类问题曾是旧教材考试中 热点问题，在我省实施的新课程高考中，由于高中物理 33 和 35 系选考内容，系统不受外力所遵循的动量守恒的情况在高考必考内容中一般会回避，因此，这类 问题近些年在我省有些被冷落、受忽视。但千万记住有受外力情况下的相对运动依 然是动力学的重要模型之一。（二）专题复习素材的编制 为了提高训练的有效性，针对高考题目类型，选用题组进行强化训练，我们可 以将训练试题分为“典例导学” 、“变式训练”和“强化闯关

3、”三部分。“典例导学”和“变式训练”主要起方法引领的作用，适用于课堂教学，试题 以典型性、层次梯度分明的基础题、中档题为主，训练解题思路，指导解题方法，规范解题过程，培养解题能力。“强化闯关”供学生课外进行综合训练，一般采用各地质检和历届高考经典试题，试题综合性较强，其主要目的是让学生把所掌握的解 题方法和技巧应用于具体的问题情境中，不仅练习考点稳定的高考题型，还练习可 能的符合时代气息的创新题型、拓展题型，特别是那些能够很好地体现高考改革最新精神和学科思想方法（如对图象、图表的理解应用和提取有效信息能力）的试题，让学生实战演练，提前进入实战状态，提早体验咼考，揭去咼考神秘的面纱，努力提高学生

4、娴熟的技能技巧和敏捷的思维方式， 使学生树立高考必胜的信心。多角度、多层面剖析重点难点，通过题组辐射形成点带线，线连网，对考点要求有更深层次 的理解与把握。F面试列举本专题复习中编制的三部分题型示例以供参考:1、动力学问题和B都静 受到一个1，B与【例1】如图，A是小木块，B是木板，A 止在地面上。A在B的右端，从某一时刻起，B 水平向右的恒力F作用。AB之间的摩擦因数为地面间的摩擦因数为 2，板的长度L，假设最大静摩擦力 .ax和滑动摩擦力相等,试分析A B各种可能的运动情况及 AB间、B与地面间的摩擦力【思路点拨】本题涉及两个临界问题：一、 B是否相对地面滑动，这里先要弄清只有B相对地面滑

5、动，B与A之间才有相对运动趋势（或相对运动），B与A之间才存 在摩擦。所以，B是否相对地面滑动的临界条件： F二fBmax二口 2 （m+m） g；二、A是否相对B滑动，这里先需要明确 A是靠B对它的摩擦力来带动的。由题设知最大静 摩擦力fmax和滑动摩擦力相等，A受到的摩擦力fA zg，因而A的加速度aA $ oA、B间滑动与否的临界条件为A、B的加速度相等，即aA aB，亦即F mg 2（mh m2）g/m2 ig。【变式训练1】如图，A是小木块，B是木板，A和B都静止在地面上。A在B力F作用 因数为 擦力相长顶面右的左端，从某一时刻起，A受到一个水平向右的恒 i幵。AB之间的摩擦因数为

6、1，B与地面间的摩擦 片2，板的长度L，假设最大静摩擦力fmax和滑动摩 等，试分析A、B各种可能的运动情况及 AB间、B与地面间的摩擦力。m誉損他枫制朋軒朋仙儆仙冋損朋焦惜汁戏崩【例2】如图所示，质量M=4kg的木板L=1.4m,静止在光滑的水平地面上，其水平端静置一个质量 m=1kg的小滑块（可视为质点），小滑块与木板间的动摩擦因数口 =0.4。今用水平力F=28N向右拉木板，使滑块能从木板上掉下来，求此力作用的I I 2最短时间。（g=10m/s【思路点拨】与例1相比较，本题可以看成是例 1中的一种特殊情况：即口 2=0, 口 i二口，F 口 （m+m） g的情形，只要力F作用在长木板上

7、足够长时间 （存 在最小值）后撤去，小滑块必定能从长木板右端滑离。可以用动力学观点（牛顿运 动定律和运动学公式）求解，也可以用动量能量观点求解。【变式训练2】如图所示，质量 M=10kg 的木板长L=1m 静止在光滑的水平地面上，其水平 M 1 顶面左訥損横冏胡审期曲网迫眉沛僖翎阳根曲用刖端静置一个质量 m=4kg的小滑块（可视为质点），小滑块与木板间的动摩擦因数口 =0.25。今用水平力F向右拉滑块，使滑块能在 2s内移到木板右端，则此力至少2应为多大？ （ g=10m/s【例3】如图甲所示，木板 A、B叠放在水平地面上，它们的右端相平，木板 B 长1m质量为m木板A长2m,质量为2m已知B

8、与A之间的动摩擦因数是 A与地 面间动摩擦因数的4倍。现使木板A突然获得一水平向右的初速度 V0，最后A B左 端相平，形成图乙所示的状态停止在地面上， 全过程历时2s，求V。的大小。（g=10m/s2）思路点拨】本Lb屈蚩册阳淄初讪苗用甬承A論環宙曲用扛中丽刚迨胸加用涌型刚用朋脚血饌确曲诵張冋朋决擀拝逬曲段惜胖总、题也是一道多过程的相对运动问题。采用分解法分析复杂的物理过程，对各物体正确受力分析，画好运动示意图，建立清晰的物理情景，并从几何关系寻找物体之间的相互联系，甚至辅以vt图像，仍是解决本题的重要手段。与例 2相似，可以用动力学 观点（牛顿运动定律和运动学公式）求解，也可以用动量能量观

9、点求解。【变式训练3】如图，质量为 m木块A （可视为质点）以一定的初速度 vo滑上原 来静止在地面上的质量为 m的木板Bo AB之间的动摩擦因数为 ,，B与地面间的动 摩擦因数为2 ,板的长度L,试分析A B可能 的运动情况。2、能量问题：功是能量转化的量度。不同的力做的功量度的是不同形式的能量转化。 本专题涉及的功能关系主要有：（1）所有外力做的总功等于物体的动能增量即动能定理， 表达式为 W总= E(1)点多远？板的速度为幵始施力的瞬间小物块的加速度;(2)物块达到最大速度时离出发(3)若弹簧第一次拉伸最长时木1.5m/s，则从幵始运动到弹簧第一次达到最长损失的机械能是多少?强化闯关：1

10、.如图所示，一足够长的木板静止在光滑上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦。现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水 平面的运动情况为( )A.物块先向左运动，再向右运动B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D.m的木木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零2.如图，质量为 m木块A (可视为质点)和质量为击力而获得了一个向右运动的初速度 Vo 0 AB之间的摩擦因数为 !，B与地面间的摩擦因数为2，板的长度L,试分析A B可能的运动情况3.如图所示，质量 M= 8kg的小车放在水

11、平光滑的 在小车左端加一水平恒力 F，F = 8N，当小车向右速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为 m= 2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数 口 = 0.2，小车足够长.求从小物块放上小车幵始，2经过t = 1.5s小物块通过的位移大小为多少？（取 g = 10m/s ）.4.以恒定（2004全国卷I ） 一小圆盘静止在桌布 一方桌的水平桌面中央。桌布的一边与桌 重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因1，盘与桌面间的动摩擦因数为 口2 o现突然的加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向水平且垂直于 AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度 a满足的条件是什么？（以

12、g表示重力加速度）5.如图为某生产流水线工作原理示意图。足够长的工作平台上有一小孔 A, 定长 度的操作板（厚度可忽略不计）静止于小孔的左侧，某时刻幵始，零件（可视为质 点）被无初速度地放上操作板中点，同时操作板在电动机带动下向右做匀加速直线 运动直至运动到 A孔的右侧（忽略小孔对操作板运动的影响），最终零件运动到 A孔 时速度恰好为零，并由 A孔下落进入下一道工序。已知零件与操作板间的动摩擦因素! 0.05，与工作台间的动摩擦因素 2 0.025，操作板与工作台间的动摩擦因素3 0.3 o试问：（1）电动机对操作板所施加的力是恒力还是变力 （只要回答是“变力”或“恒力” 即可？）（2）操作板

13、做匀加速直线运动的加速度 a的大小为多少?(3)若操作板长L = 2m质量Mf= 3kg,零件质量 0.5kg ,重力加速度取g=10m/s ,则操作板从A孔左侧完全运动到右侧过程中，电动机至少做多少功？6.(2010福建卷)如图所示，物体 A放在足够长的木板 B上，木板B静置于水平面。T=0时，电动机通过水平细绳以恒力 F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知 A的质量RA和B的质量m均为2.0kg , A B之间的动摩擦 因数口 1=0.05 , B与水平面之间的动摩擦因数 2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，重力加速度g取10m/s2。求：

14、(1)物体A刚运动时的加速度aA； (2)t=1.0s 时，电动机的输出功率P; ( 3)若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为 P=5V，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变， t=3.8s时物体A的速度为1.2 m/s。则在t =1.0s到t=3.8s这段时间内木板 B的位移为多少？7.图1中，质量为m的物块叠放在质量为 2m的足够长的木板上方右侧，木板放在 光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为 0.2。在木板上施加一水平向右的拉力F，在03s内F的变化如图2所示，图中F以mg为单位，重力加速度 g=10m/s2.整个系统幵始时静止。(1)求1s、1.5s、2s、3s

15、末木板的速度以及 2s、3s末物块的速度； (2)在同一坐标系中画出 03s内木板和物块的vt图象，据此求03s内物块间形成匀强电场E,长方体B的上表面光滑，下表面与水平面的动摩擦因数 口=0.05(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同)，B与极板的总质量 m=1.0kg .带正电的小滑块A质量m=0.6kg，其受到的电场力大小 F=1.2N.假设A所带的电量不影响极板间的电场分布.t=0时刻，小滑块A从B表面上的a点以相对地面的速度 VA=1.6m/s向 左运动，同时，（连同极板）以相对地面的速度 VB=0.40m/s向右运动.问（g取10m/s2）（1） A和B刚幵始运动时的加速度大小分别为多少

16、 ？（2） 若A最远能到达b点，a、b的距离L应为多少？从t=0时刻到A运动到b点 时，摩擦力对B做的功为多少？【归纳总结】本专题涉及的 基本问题： 判断滑块与木板间是否相对运动、能否 分离、 离开速度大小、 对地位移、 摩擦生热等等； 基本道具： 水平面（光滑或粗糙） 、 木板和滑块（分有无初速度或水平方向受不受外力几种情形） ；基本方法和思路： 采 用分解法分析复杂的物理过程，降低难度，帮助理解。分析各阶段物体的受力情况， 明确谁带谁、 靠什么摩擦来带、 是否带动、 是否打滑， 并确定各物体的运动性质 （由 合外力和初速度共同决定，即动力学观点） ；画好受力分析、运动示意图，建立清晰 的物

17、理情景，并从几何关系寻找物体之间的相互联系，甚至辅以 Vt 图像，都是解决此类问题的重要手段。也可以结合动量能量观点求解。整体法与隔离法相结合， 利用接触面间的静摩擦力存在最大值（近似等于滑动摩擦力）这个临界条件来分析 判定是否出现相对滑动；然后利用动力学规律和能量观点求出相关的待求量。（三）素材应用效果及启示1 、【 效果 】本专题复习传承了第一轮复习的精髓，较准确地反映了学生发展、社会发展和学科发展对高考的具体要求。遵循培养学生的创新精神和实践能力，进一 步提高他们的科学素养的原则，以常见物理模型为载体，抓住知识的纵横联系，加 深对双基知识的理解，提高解题能力；还可以将整个模型置于电磁场中

18、，溶入电磁 场的基本知识和规律，形成知识网络，提高学科内综合的能力；通过本专题复习， 突出主干知识，使掌握的知识得以延伸和拓展；通过专项训练强化思维的缜密性和 解题的规范性，带给学生的不仅仅是方法、思想、知识、美感，最重要的是先进的 理念与超前的意识，对高考脉动的准确把握，对教改方向的正确领悟。2、【启示】划分专题的方式不仅可以：第一，按教材内容设计专题。专题设计要尽量精简，突出主干知识，渗透学科的基本思想和方法。各部分知识间互相交错，形成有机的知识体系。纵横结合，互相联系。第二，按试题类型设计专题。选择题、 实验题、材料题、计算综合题等，说明各类题型特点，进行解题方法指导。第三，按错误情况设

19、计专题：知识错误和缺漏；审题错误，解题方法不当，表述不当，解 题格式不够规范，等等。第四，按常见的模型设计专题：如物理学科中传送带传送 问题、弹簧类问题、“滑块+木板”模型问题、带电粒子在电磁场中的运动问题、 “棒+导轨”的电磁感应力电综合问题等等。而以常见的模型设计专题，更能以物理模型 为载体，抓住知识的纵横联系，形成知识网络，提高学科内综合能力。【参考解答】【例1】【分析与解答】综上分析可知，可能出现以下三种情况：1当0冬F u 2 (m+m) g时，A B均静止不动，AB之间摩擦力为fA=0；2当u 2 ( m+m) gv F( u 1+ u 2) ( m+n2) g时，A、B起向右做匀

20、加速直线运动， 共同加速度为 a -2(m1 m2)g，0v a u Q。mi m2AB之间静摩擦力大小为 仃二ma mF2(m* m2)g， 0 v fA( u i+u2) (m+m) g时，AB之间出现相对运动，AB之间滑动摩擦力大小为fA= u img。对 A有: u img二 maA 得 aA= u ig对 B有: F- u 2 (m+m) gu img二 m2aB 得 aB 可见，欲使B从A下方抽出来，加在 B上的力最小值应为(u i+u2) ( m+m) g。在满足这个条件的前提下，设 A在B上滑动的时间是t，如图所示，它们的位移关系是 SB SA L即aBt2 / 2 aAt2

21、/ 2 L，由此可B是否相对地面滑以计算出时间t【变式训练i】【思路点拨】本题虽然也涉及两个临界问题: 动；二、A是否相对B滑动。但这里首先需要明确 B是靠A对它的摩擦力来带动的。由题设知最大静摩擦力 Jax和滑动摩擦力相等，只要 mgv 口 2 (m+m) g,无论F 多大，A是否相对B滑动，B均相对地面静止不动。换句话说，只有口 imgu2(m+m) g时，A才有可能把B带动。所以，B是否相对地面滑动的临界条件是： F=u img二口2(m+m ) g ;而A、B间滑动与否的临界条件为：aA aB ，即(F imig)/mi imp 2(mi m2)g/m2。【解答】综上分析，本题可能出现

22、五种情况：1当口 imig 口 2 (m+m) g时，无论F多大，B均相对地面静止不动。I .如果0冬F 口 img,则A在B上做匀加速运动，加速度为a -巴卫，AB之间滑动m1摩擦力大小等于 B地之间静摩擦力大小fA= fB= 口 img02当口 img 口 2 (m+m) g时，A、B受力如图所示I .如果0冬F 口 2 (m+m) g，A、B均静止不动，AB之间静摩擦力大小等于 B地之 间静摩擦力大小 fA= fB=F；n .如果口 2 (m+m) gvF J2)mi(mi m2)g，A B一起向右做匀加速直线运动，m2共同加速度为a F2(mi m2)g o 0v av 2(mi m2

23、)g，AB之间静摩擦力大mi m2 m2小为 f = 2 (m+m) g+ma 匹 2mi(mi一匹 2)吶 m2)g，AB之间出现相对运动，即最常见的“ A B 一起m2滑，速度不一样”，A最终将会从B上滑落下来AB之间滑动摩擦力大小为 f=mg； B地之间滑动摩擦力大小fp二口 2 （m+m） g；可见，欲使A能从B上方拉出来，加在 A上的水平恒力最小值 Fmin应为:当yimgu 2 （m+m） g时，Fmin二mg，由at2/2 L可得A在B上滑动的时间厂 (i 2)mi(mi m2)gFminm2可以计算出时间t 0（存即口 2=0，口 i二口，F 口 （m+m） g的情形，只要力F

24、作用在长木板上足够长时间在最小值）后撤去，小滑块必定能从长木板右端滑离。解法一：动运动学公如上图所示，设力F作用时间ti后撤去，最终小滑块恰好能从长木板右端滑离（也 可以理解为恰好不能滑离）。所以，临界状态和条件是小滑块出现在长木板右端时,t图像如图所示两者恰好达到相同速度 V对m,全过程有： 口 mg= mai得 ai= 口 g2v =2aiSi 对M,撤去力F前，有：F mg=MaS?=a2t i /2 撤去力F后，有：umg=Ma，( a2t i)2 v2=2a= Mv Mv 对 m： 口 mgt= mv mv 由动能定理，对M,在时间11内：（F 口 mg S=Mv2/2 2对m,全过

25、程：mgS=mv/2 由几何关系，有：S2+S2 Si=L 联立以上各式可得：ti=1s即此力作用的最短时间为 is 当然，本题还可以由动量定理和功能关系对系统全过程列方程如下：Ft 1=( m+M v 2FS2 口 mg L=(m+M) v /2 而在时间11内，对M： (F 口 mg ti二Mv (F 口 mg S2=Mv2/2 联立以上四式可得：ti=1s即此力作用的最短时间为 is【小结】不论用哪一种方法求解，采用分解法分析复杂的物理过程，对各物体正确受力分析，画好运动示意图，建立清晰的物理情景，并从几何关系寻找物体之间的 相互联系，甚至辅以vt图像，都是解决此类问题的重要手段 。【变式训练2】【分析与解答】与例1相比较，本题可以看成是例 2中的一种特殊 情况：即口 2=0，口1=口，的情形，只要作用在小滑块上力 F达到一定值存