滑块—木板模型问题的分析和技巧
1．解题关键
正确地对各物体进行受力分析(关键是确定物体间的摩擦力方向)，并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度，结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况．
2．规律选择
既可由动能定理和牛顿运动定律分析单个物体的运动，又可由能量守恒定律分析动能的变化、能量的转化，在能量转化过程往往用到ΔE 内＝－ΔE 机＝F f x 相对，并要注意数学知识(如图象法、归纳法等)在此类问题中的应用.
模型二 传送带模型
例2 如图所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A 、B 两点间的距离为l ＝5 m ，传送带在电动机的带动下以v ＝1 m/s 的速度匀速运动．现将一质量为m ＝10 kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝32
，在传送带将小物体从A 点传送到B 点的过程中，求：(g 取10 m/s 2)
(1)传送带对小物体做的功；
(2)电动机做的功．
【解析】 (1)小物体刚开始运动时，根据牛顿第二定律有
μmg cos θ－mg sin θ＝ma
解得小物体上升的加速度为a ＝g 4
＝2.5 m/s 2 当小物体的速度为v ＝1 m/s 时，位移为
x ＝v 2
2a
＝0.2 m 然后小物体以v ＝1 m/s 的速度做匀速运动到达B 点．
由功能关系得
W ＝ΔE k ＋ΔE p ＝12
m v 2＋mgl sin θ＝255 J. (2)电动机做功使小物体的机械能增加，同时小物体与传送带间因摩擦产生热量Q ，由v ＝at 得
t ＝v a
＝0.4 s 相对位移x ′＝v t －v 2
t ＝0.2 m 摩擦产生的热量Q ＝μmgx ′cos θ＝15 J
故电动机做的功为W电＝W＋Q＝270 J.
【答案】(1)255 J(2)270 J
传送带问题的分析流程和技巧
1．分析流程
2．相对位移
一对相互作用的滑动摩擦力做功所产生的热量Q＝F f·x相对，其中x相对是物体间相对路径长度．如果两物体同向运动，x相对为两物体对地位移大小之差；如果两物体反向运动，x相对为两物体对地位移大小之和．
3．功能关系
(1)功能关系分析：W F＝ΔE k＋ΔE p＋Q.
(2)对W F和Q的理解：
①传送带的功：W F＝Fx传；
②产生的内能Q＝F f x相对.
[高考真题]
1．(2016·四川卷，1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1 900 J，他克服阻力做功100 J．韩晓鹏在此过程中()
A．动能增加了1 900 J
B．动能增加了2 000 J
C．重力势能减小了1 900 J
D．重力势能减小了2 000 J
【解析】由动能定理可知，ΔE k＝1 900 J－100 J＝1 800 J，故A、B均错．重力势能的减少量等于重力做的功，故C正确、D错．
答案 C
2．(2014·山东卷，20)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程．某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然
后由飞船送“玉兔”返回地球．设“玉兔”质量为m ，月球半径为R ，月面的重力加速度为g 月．以月面为零势能面，“玉兔”在h 高度的引力势能可表示为E p ＝GMmh R (R ＋h )
，其中G 为引力常量，M 为月球质量．若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为( )
A.mg 月R R ＋h
(h ＋2R ) B ．mg 月R R ＋h (h ＋2R ) C.mg 月R R ＋h (h ＋22R ) D ．mg 月R R ＋h
(h ＋12R ) 【解析】 设玉兔在h 高度的速度为v ，则由万有引力定律得，G Mm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h
，可知玉兔在该轨道上的动能为E k ＝12GMm (R ＋h )，由功能关系可知对玉兔做的功为：W ＝E k ＋E p ＝12
GMm (R ＋h )＋GMmh R (R ＋h )，结合在月球表面：G Mm R 2＝mg 月，整理可知W ＝mg 月R R ＋h
(h ＋12R )，故正确选项为D.
【答案】 D
3.(2014·广东卷，16)如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板， 楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( )
A ．缓冲器的机械能守恒
B ．摩擦力做功消耗机械能
C ．垫板的动能全部转化为内能
D ．弹簧的弹性势能全部转化为动能
【解析】 由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故A 错误，B 正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故C 错误；而弹簧弹性势能也转化为动能和内能，故D 错误．
【答案】 B
[名校模拟]
4.(2018·宁夏银川一中模拟)如图所示，水平传送带两端点A 、B 间的距离为L ，传送带开始时处于静止状态．把一个小物体放到右端的A 点，某人用恒定的水平力F 使小物体以速度v 1匀速滑到左端的B 点，拉力F 所做的功为W 1、功率为P 1，这一过程物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q 1.随后让传送带以v 2的速度逆时针匀速运动，此人仍然用相同的恒定的水平力F 拉物体，使它以相对传送带为v 1的速度匀速从A 滑行到B ，这一过程中，拉力F 所做的功为W 2、功率为P 2，物体和传送带之间因摩擦而产生的热量为Q 2.下列关系中正确的是( )
A ．W 1＝W 2，P 1
B ．W 1＝W 2，P 1
Q 2
C ．W 1>W 2，P 1＝P 2，Q 1>Q 2
D ．W 1>W 2，P 1＝P 2，Q 1＝Q 2
【解析】 当传送带不运动时，拉力做功W 1＝FL ，物体从A 运动到B 的时间t 1＝L v 1
，因摩擦而产生的热量Q 1＝fL .当传送带运动时，拉力做功W 2＝FL ，物体从A 运动到B 的时
间t 2＝L v 1＋v 2
【答案】 B
5.(2018·山东临沂高三上学期期中)如图所示，一质量为m 的小球用两根不可伸长的轻绳a 、b 连接，两轻绳的另一端分别系在竖直杆的A 、B 两点上，当两轻绳伸直时，a 绳与杆的夹角为30°，b 绳水平，已知a 绳长为2L ，当竖直杆以自己为轴转动，角速度ω从零开始缓慢增大过程中，下列说法正确的是( )
A ．从开始至b 绳伸直但不提供拉力时，绳a 对小球做功为0
B ．b 绳伸直但不提供拉力时，小球的向心加速度大小为33
g
C ．从开始至b 绳伸直但不提供拉力时，小球的机械能增加了?
???2－536mgL D ．当ω＝ g 3L
时，b 绳未伸直 【解析】 细绳对球的拉力方向与球的位移方向不垂直，故一定对球做正功，使其机械
能增大，A 错；ma ＝mg tan 30°，a ＝33g ，B 对；m v 2L ＝mg tan θ，E k ＝12m v 2＝36
mgL ，A 球ΔE ＝E k ＋E p ＝36mgL ＋mg (2L －3L )＝?
???2－536·mgL ，C 对；令mLω2＝mg tan 30°，得ω＝3g 3L
，D 对． 【答案】 BCD
6．(2018·江苏南通高三模拟)如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d .现将环从与定滑轮等高的A 处由静止释放，当环沿直杆下滑距离也为d 时(图中B 处)，下列说法正确的是(重力加速度为g )( )
A ．环刚释放时轻绳中的张力等于2mg
B ．环到达B 处时，重物上升的高度为(2－1)d
C ．环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比为
22 D ．环减少的机械能大于重物增加的机械能
【解析】 环释放后重物加速上升，故绳中张力一定大于2mg ，A 项错误；环到达B 处时，绳与直杆间的夹角为45°，重物上升的高度h ＝(2－1)d ，B 项正确；如图所示，将B 处环速度v 进行正交分解，重物上升的速度与其分速度v 1大小相等，v 1＝v cos 45°＝22v ，所以，环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比等于2，C 项错误；环和重物组成的系统机械能守恒，故D 项错误．
【答案】 B
课时作业(十七)
[基础小题练]
1．自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能( )
A ．变大
B ．变小 C.不变 D ．不能确定
【解析】 人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，A 正确．
【答案】 A
2．如图所示，A 物体用板托着，细绳跨过轻质光滑定滑轮与A 、B 相连，绳处于绷直状态，已知A 、B 的质量分别为2m 和m .现将板抽走，则A 下落一段距离的过程中( )
A ．A 物体减少的机械能大于
B 物体增加的机械能
B ．A 物体减少的机械能等于B 物体增加的机械能
C ．悬挂滑轮的绳子对天花板的拉力大于3mg
D ．悬挂滑轮的绳子对天花板的拉力小于3mg
【解析】 对A 、B 组成的系统，没有机械能与其他形式能的转化，因此系统的机械能守恒，A 物体减少的机械能等于B 物体增加的机械能，A 错误，B 正确；对滑轮受力分析，根据平衡条件得F ＝2F T ，对A 、B 整体受力分析，根据牛顿第二定律得2mg －mg ＝3ma ，对
B 物体受力分析得F T －mg ＝ma ，联立得F ＝83
mg ，C 错误，D 正确． 【答案】 BD
3．小车静止在光滑的水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置无初速度释放，在小球下摆到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A ．绳对球的拉力不做功
B ．球克服绳拉力做的功等于球减少的机械能
C ．绳对车做的功等于球减少的重力势能
D ．球减少的重力势能等于球增加的动能
【解析】 小球下摆的过程中，小车的机械能增加，小球的机械能减少，球克服绳拉力做的功等于减少的机械能，选项A 错误，选项B 正确；绳对车做的功等于球减少的机械能，选项C 错误；球减少的重力势能等于球增加的动能和小车增加的机械能之和，选项D 错误．
【答案】 B
4．悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动，需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术．跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设质量为m 的运动员刚入水时的速度为v ，水对他的阻力大小恒为F ，那么在他减速下降深度为h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )
A ．他的动能减少了(F －mg )h
B ．他的重力势能减少了mgh －12
m v 2 C ．他的机械能减少了Fh
D ．他的机械能减少了mgh
【解析】 合力做的功等于动能的变化，合力做的功为(F －mg )h ，A 正确；重力做的功等于重力势能的减少量，故重力势能减小了mgh ，B 错误；重力以外的力做的功等于机械能的变化，故机械能减少了Fh ，C 正确，D 错误．
【答案】 AC
5．如图所示，在光滑斜面上的A 点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2，不计空气阻力，最终两小球在斜面上的B 点相遇，在这个过程中( )
A ．小球1重力做的功大于小球2重力做的功
B ．小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化
C ．小球1到达B 点的动能大于小球2的动能
D ．两小球到达B 点时，在竖直方向的分速度相等
【解析】 重力做功只与初、末位置的高度差有关，与物体经过的路径无关，所以重力对1、2两小球所做的功相等，A 错误；1、2两小球从A 点运动到B 点的过程中，只有重力对其做功，所以它们的机械能均守恒，B 错误；由动能定理可得，对小球1有：mgh ＝E k1－E k0，对小球2有：mgh ＝E k2－0，显然E k1＞E k2，C 正确；由上面的分析可知，两小球到达B 点时，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，D 错误．
【答案】 C
6．如图所示，水平传送带AB 长为21 m ，以6 m/s 的速度顺时针匀速转动，台面与传
送带平滑连接于B 点，半圆形光滑轨道半径R ＝1.25 m ，与水平台面相切于C 点，BC 长x ＝5.5 m ，P 点是圆弧轨道上与圆心O 等高的一点．一质量为m ＝1 kg 的物块(可视为质点)，从A 点无初速度释放，物块与传送带及台面间的动摩擦因数均为0.1，则关于物块的运动情况，下列说法正确的是( )
A ．物块不能到达P 点
B ．物块能越过P 点做斜抛运动
C ．物块能越过P 点做平抛运动
D ．物块能到达P 点，但不会出现选项B 、C 所描述的运动情况
【解析】 物块从A 点释放后在传送带上做加速运动，假设到达台面之前能够达到传
送带的速度v ，则由动能定理得，μmgx 1＝12
m v 2，得x 1＝18 m ＜21 m ，假设成立．物块以6 m/s 冲上台面，假设物块能到达P 点，则到达P 点时的动能E k P 可由动能定理求得，－μmgx －
mgR ＝E k P －12
m v 2，得E k P ＝0，可见，物块能到达P 点，速度恰为零，之后从P 点沿圆弧轨道滑回，不会出现选项B 、C 所描述的运动情况，D 正确．
【答案】 D
[创新导向练]
7．生活娱乐——蹦床娱乐中的能量转化问题
在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳．如图所示，某次蹦床活动中小孩静止时处于O 点，当其弹跳到最高点A 后下落可将蹦床压到最低点B ，小孩可看成质点，不计空气阻力．下列说法正确的是( )
A ．从A 运动到O ，小孩重力势能减少量大于动能增加量
B ．从O 运动到B ，小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量
C ．从A 运动到B ，小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量
D ．若从B 返回到A ，小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量
【解析】 从A 运动到O 点，小孩重力势能减少量等于动能增加量与弹性绳的弹性势
能的增加量之和，选项A正确；从O运动到B，小孩动能和重力势能的减少量等于弹性绳和蹦床的弹性势能的增加量，选项B错误；从A运动到B，小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量，选项C错误；若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床和弹性绳弹性势能减少量之和，选项D错误．
【答案】 A
8．物理与生物——以“跳蚤”弹跳为背景考查能量问题
在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大(或缩小)的倍数去得出推论，例如一个人身体高了50%，做衣服用的布料也要多50%，但实际上这种计算方法是错误的．若物体的几何线度为L，当L改变时，其他因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律，它们是由量纲关系决定的．在上例中，物体的表面积S＝kL2，所以身高变为1.5倍，所用的布料变为1.52＝2.25倍．以跳蚤为例：如果一只跳蚤的身长为2 mm，质量为0.2 g，往上跳的高度可达0.3 m．可假设其体内能用来跳高的能量E∝L3(L为几何线度)，在其平均密度不变的情况下，身长变为2 m，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近()
A．0.3 m B．3 m
C．30 m D．300 m
【解析】根据能量关系可知E＝mgh，由题意可知E＝kL3，则mgh＝kL3；因跳蚤的平均密度不变，则m＝ρL3，则ρg h＝k，因ρ、g、k均为定值，故h不变，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近0.3 m，故选A.
【答案】 A
9．就地取材——利用“弹弓”考查功能关系问题
弹弓是80后童年生活最喜爱的打击类玩具之一，其工作原理如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋ABC恰好处于原长状态，在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD的中点，则()
A．从D到C，弹丸的动能一直在增大
B．从D到C的过程中，弹丸在E点的动能一定最大
C．从D到C，弹丸的机械能先增大后减少
D．从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能
【解析】在CD连线中的某一处，弹丸受力平衡，但是此点不一定是E点，所以从D
到C ，弹丸的速度先增大后减小，弹丸的动能先增大后减小，故A 、B 错误；从D 到C ，橡皮筋对弹丸做正功，弹丸机械能一直在增加，故C 错误；从D 到E 橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从E 到C 橡皮筋作用在弹丸上的合力，两段长度相等，所以DE 段橡皮筋对弹丸做功较多，即机械能增加的较多，故D 正确，故选D.
【答案】 D
10．综合应用——能量转化与守恒定律的实际应用
如图所示，倾角θ＝37°的光滑斜面上粘贴有一厚度不计、宽度为d ＝0.2 m 的橡胶带，橡胶带的上表面与斜面位于同一平面内，其上、下边缘与斜面的上、下边缘平行，橡胶带的上边缘到斜面的顶端距离为L ＝0.4 m ，现将质量为m ＝1 kg 、宽度为d 的薄矩形板上边缘与斜面顶端平齐且从斜面顶端静止释放．已知矩形板与橡胶带之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小为g ＝10 m/s 2，不计空气阻力，矩形板由斜面顶端静止释放到完全离开橡胶带的过程中(此过程矩形板始终在斜面上)，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，下列说法正确的是( )
A ．矩形板受到的摩擦力大小为4 N
B ．矩形板的重力做功为3.6 J
C ．产生的热量为0.8 J
D ．矩形板的上边缘穿过橡胶带下边缘时其速度大小为2355
m/s 【解析】 当矩形板全部在橡胶带上时摩擦力为F f ＝μmg cos 37°＝4 N ，此时摩擦力最大，其他情形摩擦力均小于4 N ，故A 错误；重力对矩形板做功W G ＝mgh ＝mg (L ＋d )sin 37°＝3.6 J ，B 正确；从滑上橡胶带到完全离开橡胶带，因矩形板受到的摩擦力与位移的变化为线性关系，则产生的热量Q ＝0＋μmg cos 37°2
×2d ＝0.8 J ，C 正确；从释放到完全离开橡胶带，对矩形板由动能定理有mg (L ＋d )sin 37°－0＋μmg cos 37°2×2d ＝12m v 2，代入可得v ＝2355
m/s ，D 正确．
【答案】 BCD
[综合提升练]
11．如图所示，A 、B 间是一个风洞，水平地板AB 延伸至C 点，通过半径r ＝0.5 m 、圆心角为θ的光滑圆弧CD 与足够长的光滑斜面DE 连接，斜面倾角为θ.可以看成质点、质量m ＝2 kg 的滑块在风洞中受到水平向右的恒定风力F ＝20 N ，滑块与地板AC 间的动摩擦因数μ＝0.2.已知x AB ＝5 m ，x BC ＝2 m ，如果将滑块在风洞中A 点由静止释放，已知sin θ＝
0.6，cos θ＝0.8，重力加速度g 取10 m/s 2.求(计算结果要求保留3位有效数字)：
(1)滑块经过圆弧轨道的C 点时对地板的压力大小及在斜面上上升的最大高度；
(2)滑块第一次返回风洞速率为零时的位置；
(3)滑块在A 、C 间运动的总路程．
【解析】 (1)滑块在风洞中A 点由静止释放后，设经过C 点时速度为v 1，由动能定理得
Fx AB －μmgx AC ＝12
m v 21 在C 点由牛顿第二定律有
F N C －mg ＝m v 21r
代入数据解得F N C ＝308 N ，由牛顿第三定律知滑块经过C 点时对地板的压力为308 N 滑块由C 点上滑过程中，机械能守恒
12m v 21
＝mgr (1－cos θ)＋mgh 代入数据解得h ＝3.50 m.
(2)滑块返回风洞时，风力与摩擦力皆为阻力，设滑块运动到P 点时速率为零，由能量守恒得
12m v 21
＝μmg (x BC ＋x PB )＋Fx PB 代入数据解得x PB ＝83
m ≈2.67 m 滑块第一次返回风洞速率为零时的位置在B 点左侧2.67 m 处．
(3)整个过程等效为滑块从A 处在风力和滑动摩擦力的共同作用下被推到B 处，然后在足够长水平面上滑行至静止，设总路程为s ，由动能定理得
Fx AB －μmgs ＝0
代入数据解得s ＝25.0 m.
【答案】 (1)308 N 3.50 m (2)在B 点左侧2.67 m 处 (3)25.0 m
12．如图所示，在竖直方向上A 、B 两物体通过劲度系数为k ＝16 N/m 的轻质弹簧相连，A 放在水平地面上，B 、C 两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，C 放在倾角α＝30°的固定光滑斜面上．用手拿住C ，使细线刚好拉直但无拉力作用，并保证ab 段的细线竖直、cd 段的细线与斜面平行．已知A 、B 的质量均为m ＝0.2 kg ，重力加速度取g ＝10 m/s 2，细线与滑
轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放C 后它沿斜面下滑，A 刚离开地面时，B 获得最大速度，求：
(1)从释放C 到物体A 刚离开地面时，物体C 沿斜面下滑的距离；
(2)物体C 的质量；
(3)释放C 到A 刚离开地面的过程中细线的拉力对物体C 做的功．
【解析】 (1)设开始时弹簧的压缩量为x B ，得
kx B ＝mg ①
设物体A 刚离开地面时，弹簧的伸长量为x A ，得
kx A ＝mg ②
当物体A 刚离开地面时，物体C 沿斜面下滑的距离为
h ＝x A ＋x B ③
由①②③解得h ＝2mg k
＝0.25 m ．④ (2)物体A 刚离开地面时，物体B 获得最大速度v m ，加速度为零，设C 的质量为M ，对B 有
F T －mg －kx A ＝0⑤
对C 有Mg sin α－F T ＝0⑥
由②⑤⑥解得M ＝4m ＝0.8 kg.
(3)由于x A ＝x B ，物体B 开始运动到速度最大的过程中，弹簧弹力做功为零，且B 、C 两物体速度大小相等，
由能量守恒有Mgh sin α－mgh ＝12
(m ＋M )v 2m 解得v m ＝1 m/s
对C 由动能定理可得Mgh sin α＋W T ＝12M v 2m
解得W T ＝－0.6 J.
【答案】 (1)0.25 m (2)0.8 kg (3)－0.6 J
第30讲 滑块--木板模型 【技巧点拨】 滑块－木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对直线运动和牛顿运动定律有关知识的综合应用．着重考查学生分析问题、运用知识的能力，这类问题无论物体的运动情景如何复杂，这类问题的解答有一个基本技巧和方法：求解时应先仔细审题，清楚题目的含义，分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况．因题目所给的情境中至少涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口．求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度． 【对点题组】 1．如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端放着小物块A .某时刻，A 受到水平向右的外力F 作用，F 随时间t 的变化规律如图乙所示，即F ＝kt ，其中k 为已知常数．若物体之间的滑动摩擦力F f 的大小等于最大静摩擦力，且A ，B 的质量相等，则下列图中可以定性地描述长木板B 运动的vt 图象的是( ) 2．如图所示，质量M ＝8 kg 的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一F ＝8 N 的水平推力，当小车向右运动的速度达到v 0＝1.5 m/s 时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计， 质量为m ＝2 kg 的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长，取g ＝10 m/s 2. 求： (1)放小物块后，小物块及小车的加速度各为多大； (2)经多长时间两者达到相同的速度； (3)从小物块放上小车开始，经过t ＝1.5 s 小物块通过的位移大小为多少？ 【高考题组】 3．(2014·江苏卷)如图所示，A 、B 两物块的质量分别为2m 和m ，静止叠放在水平地面上．A 、B 间的动摩擦因数为μ，B 与地面间的动摩擦因数为1 2μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力 加速度为g .现对A 施加一水平拉力F ，则( )
2013年高考题型训练之36题（一） 模型研究1：滑块与木板模型的判断讨论 1、2011年高考真题、（18分）如图20所示，以A、B和C、D为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠B点，上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C。一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点，运动到A时刚好与传送带速度相同，然后经A沿半圆轨道滑下，再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点，质量为m，滑板质量M=2m，两半圆半径均为R，板长l=6.5R，板右端到C的距离L在R＜L＜5R范围内取值。E距A为S=5R，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因素均为μ=0.5，重力加速度取g. (1)求物块滑到B点的速度大小； 试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功W f与L的关系，并判断物块能否滑到CD轨道的中点。（判断：碰前能不能共速：讨论：碰前有没有共速；，临界共速时求木板的位移，判断：物块能否滑到中点） (2) （模型）.如图所示, 小木块的质量m=0.4 kg, 以速度v=2m/s, 水平地滑上一个静止的平板小车(足够长), 小车的质量M=1.6 kg, 小木块与小车间的动摩擦因数μ=0.2. (g取10 m/s2),求 ?小车上的木块相对于小车静止时, 小车的速度是多少？ ?这个过程所经历的时间？ ?木块相对小车静止前，小车运动的位移？ ?物体相对小车静止前，木块运动的位移？ ?物体相对小车滑行的距离？ 2.(18分)如图所示的轨道由半径为R的1/4光滑圆弧轨道AB、竖直台阶BC、足够长的光滑水平直轨道CD组成．小车的质量为M，紧靠台阶BC且上水平表面与B点等高．一质量为m的可视为质点
滑块—木板模型的动力学分析 在高三物理复习中，滑块—木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对一轮复习中直线运动和牛顿运动定律有关知识的巩固和应用。这类问题的分析有利于培养学生对物理情景的想象能力，为后面动量和能量知识的综合应用打下良好的基础。滑块—木板模型的常见题型及分析方法如下： 例1如图1所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 分析：为防止运动过程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B间的静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定。 解答：物块A能获得的最大加速度为：． ∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为： ． 变式1例1中若拉力F作用在A上呢？如图2所示。 解答：木板B能获得的最大加速度为：。
∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为： ． 变式2在变式1的基础上再改为：B与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 解答：木板B能获得的最大加速度为： 设A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为F m，则： 解得： 例2 如图3所示，质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F，F=8N，当小车速度达到1．5m/s时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg的物体，物体与小车间的动摩擦因数μ=0．2，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t=1．5s通过的位移大小。（g取10m/s2） 解答：物体放上后先加速：a1=μg=2m/s2 此时小车的加速度为： 当小车与物体达到共同速度时：
专题常见滑块—木板模型分析 类型一地面光滑，木板受外力 1.如图,光滑水平面上放置质量分别为m、2ｍ的物块Ａ和木板B，Ａ、Ｂ间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉Ｂ，使A、B以同一加速度运动,求 拉力F的最大值。 ２.如图所示，光滑水平面上静止放着长Ｌ＝1 ｍ，质量为M＝３ｋg的木板(厚度不计)，一个质量为m＝1 ｋg的小物体放在木板的最右端，m和Ｍ之间 的动摩擦因数μ=0．1，今对木板施加一水平向右的拉力F。(ｇ取１0 m／s２）(1）为使小物体与木板恰好不相对滑动，F不能超过多少? (2)如果拉力Ｆ＝10 N恒定不变，求小物体所能获得的最大速率。 类型二地面光滑，滑块受外力 3．如图所示，木块A的质量为ｍ，木块B的质量为Ｍ，叠放在光滑的水平面上，A、Ｂ之间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速 度为ｇ。现用水平力F作用于A,则保持A、B相对静止的条件是F不超过( ) A. μmg B. μMg C. μｍg(1＋＼ｆ（ｍ,M) ) D. μＭ g(1+＼f(M,m) ) 4.如图所示，质量Ｍ＝１ kg的木块Ａ静止在水平地面上，在木块的左端放 置一个质量m=１ｋg的铁块B(大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数 μ =0.３，木块长L=1 m,用Ｆ＝5 N的水平恒力作用在铁块上,g取１０ m/s２。 1
(1)若水平地面光滑，计算说明两物块间是否发生相对滑动； (2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1,求铁块运动到木块右端的时间。 类型三地面粗糙,木板受外力 5．如图,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板Ｂ，Ａ、B 间动摩擦因数为μ，Ｂ与水平面间的动摩擦因数为(认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），现用水平拉力Ｆ拉B,使Ａ、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 6.如图所示,小木块质量m=1ｋg，长木桉质量M＝10kｇ,木板与地面以及木块间的动摩擦因数均为μ＝０.５.当木板从静止开始受水平向右的恒力F＝ ＝4 ｍ／ｓ向左滑上木板的右端.则为使木块不滑离90 N作用时,木块以初速ｖ 木板,木板的长度l至少要多长?
高中物理传送带、滑块木板模型 一．解答题（共20小题） 1．（2015?东莞校级模拟）长为0.51m的木板A，质量为1kg，板上右端有物块B，质量为3kg，它们一起在光滑的水平面上向左匀速运动，速度v0=2m/s，木板与等高的竖直固定板C发生碰撞，时间极短，没有机械能的损失，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.5，g取10m/s2，求： （1）第一次碰撞后，A、B共同运动的速度大小和方向． （2）第一次碰撞后，A与C之间的最大距离．（结果保留两位小数）（3）A与固定板碰撞几次，B可脱离A板． 2．（2015?黄冈模拟）如图所示，水平传送带AB长2m，以v=1m/s的速度匀速运动，质量均为4kg的小物体P、Q与绕过定滑轮的轻绳相连，t=0时刻P、在传送带A端以初速度v0=4m/s向右运动，已知P与传送带间动摩擦因数为0.5，P在传动带上运动过程它与定滑轮间的绳始终水平，不计定滑轮质量和摩擦，绳不可伸长且足够长度，最大静摩擦力视为等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，求： （1）t=0时刻小物体P的加速度大小和方向． （2）小物体P滑离传送带时的速度． 3．（2015?滨州二模）如图所示为仓库中常用的皮带传输装置示意图．传送带BC与水平平台AB的夹角θ=37°，其交接处由很小的圆弧平滑连接，平台左端A处一质量为m=30kg的货物，在F=350N水平推力的作用下由静止开始向传送带运动，经时间t1=1.5s到达平台AB的中点，此时撤去外力F，货物继续向前运动，不计货物经过B处的机械能损失．已
知货物与平台和传送带间的动摩擦因数均为0.5，B、C两端相距4.45m，g=10m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6．求： （1）货物到达B点时的速度； （2）若传送带BC不运转，货物在传送带上运动的最大位移； （3）若要货物能被送到C端，传送带顺时针运转的最小速度． 4．（2015?福建模拟）如图所示，在水平光滑轨道的右侧装有一弹性挡板，一质量为M=0.5kg的木板正中间放有一质量为m=2kg的小铁块（可视为质点）静止在轨道上，木板右端距离挡板s0=0.5m，小铁块与木板间动摩擦因数μ=0.2．现对铁块施加一沿着轨道水平向右的外力F=10N，小铁块与木板保持相对静止，一起向右匀加速运动，木板第一次与挡板碰前瞬间撤去外力．若木板与挡板碰撞时间极短，反弹后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2． （1）求木板第一次与挡板碰撞前经历的时间． （2）若铁块和木板最终停下来时，铁块刚好没滑出木板，求木板的长度． （3）从开始运动到铁块和木板都停下来的整个过程中，求木板通过的路程． 5．（2015?临沂模拟）车站、码头、机场等使用的货物安检装置的示意图如图所示，绷紧的传送带始终保持υ=1m/s的恒定速率运行，AB为水平传送带部分且足够长，现有一质量为m=5kg的行李包（可视为质点）无初速度的放在水平传送带的A端，传送到B端时没有被及时取下，行李包从B端沿倾角为37°的斜面滑入储物槽，已知行李包与传送带的动摩擦因数为0.5，行李包与斜面间的动摩擦因数为0.8，g=10m/s2，不计空气阻力（sin37°=0.6，cos37°=0.8）． （1）行李包相对于传送带滑动的距离．
专题滑块与木板模型Prepared on 21 November 2021
专题常见滑块—木板模型分析 类型一地面光滑，木板受外力 1.如图，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 2.如图所示，光滑水平面上静止放着长L＝1m，质量为M＝3kg的木板(厚度不计)，一个质量为m＝1kg的小物体放在木板的最右端，m和M之间的动摩擦因数μ＝0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F。(g取10m/s2) (1)为使小物体与木板恰好不相对滑动，F不能超过多少？ (2)如果拉力F＝10N恒定不变，求小物体所能获得的最大速率。 类型二地面光滑，滑块受外力 3.如图所示，木块A的质量为m，木块B的质量为M，叠放在光滑的水平面上，A、B之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现用水平力F作用于A，则保持A、B相对静止的条件是F不超过( ) A.μmg B.μMg C.μmg(1＋) D.μMg(1＋) 4.如图所示，质量M＝1kg的木块A静止在水 平地面上，在木块的左端放置一个质量m＝1kg的铁块B(大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数μ1＝0.3，木块长L＝1m，用F＝5N的水平恒力作用在铁块上，g取10m/s2。 (1)若水平地面光滑，计算说明两物块间是否发生相对滑动； (2)若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，求铁块运动到木块右端的时间。 类型三地面粗糙，木板受外力 5．如图，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间 动摩擦因数为μ，B与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 6．如图所示，小木块质量m＝1kg，长木桉质量M＝10kg，木板与地面以及木块间的动摩擦因数均为μ＝0.5．当木板从静止开始受水平向右的恒力F＝90N作用时，木
专题:滑块—木板模型 1.建模指导 解此类题的基本思路:(1) 分析滑块和木板的受力情况, 根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度; (2) 对滑块和木板进行运动情况分析, 找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系,建立方程。特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移。 2.模型特征 上、下叠放两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。 3.思维模板 4.分析滑块—木板模型问题时应掌握的技巧 (1)分析题中滑块、木板的受力情况,求出各自的加速度。 (2)画好运动草图,找出位移、速度、时间等物理量间的关系。 (3)知道每一过程的末速度是下一过程的初速度。
(4)两者发生相对滑动的条件:(1)摩擦力为滑动摩擦力。(2)二者加速度不相等。5. 滑块—木板模型临界问题的求解思路 预览： 【典例精析1】如图甲所示, 光滑的水平地面上放有一质量为M 、长为 4.0m L =的木板。从0t =时刻开始,质量为1.0kg m =的物块以初速度06m/sv =从左侧滑上木板,同时在木板上施一水平向右的恒力7.0N F =,已知开始运动后1s 内两物体的v t -图线如图乙所示,物块可视为质点, 2s 10m/g =,下列说法正确的是 A .木板的质量1.5M kg = B .物块与木板间的动摩擦因数为0.1 C . 1.5s t =时,木板的加速度为273 m/s D . 2s t =时,木板的速度为7.2m/s 【典例精析2】如图所示,质量M =8.0 kg、长L =2.0 m的薄木板静置在光滑水平地面上,且木板不固定。质量m =0.40kg的小滑块(可视为质点)以速度v 0从木板的左端冲上木板。已知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.20, (假定滑块与木板之间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度 g 取10 m/s2。) (1)若v 0=2.1 m/s, 从小滑块滑上长木板,到小滑块与长木板相对静止, 小滑块的位移是多少? (2) 若v 0=3.0 m/s, 在小滑块冲上木板的同时, 对木板施加一个水平向右的恒力F ,如果要使滑块不从木板上掉下,力 F 应满足什么条件? 预览：
专题：滑块——木板模型（二） ——动量守恒定律的应用 1．把滑块、木板看作一个整体，摩擦力为内力，在光滑水平面上滑块和木板组成的系统动量守恒． 2．由于摩擦生热，把机械能转化为内能，系统机械能不守恒．应由能量守恒求解问题． 3．注意：滑块不滑离木板时最后二者有共同速度． 例1.一质量为m 2,长为L 的长木板静止在光滑水平桌面上。一质量为m 1的小滑块以水平速度v 从长木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板 , 滑块刚离开木板时的速度为v 0/3。已知小滑块与木板之间的动摩擦因数为μ，求： ⑵小滑块刚离开木板时木板的速度为多少？ 例2.如图所示，质量为M=1kg 的长木板，静止放置在光滑水平桌面上，有一个质量为m=0． 2kg ，大小不计的物体以6m/s 的水平速度从木板左端冲上木板，在木板上滑行了2s 后与木板相对静止。试求：（g 取10m/s 2） ⑴ 木板获得的速度 ⑵ 物体与木板间的动摩擦因数 例3.如图所示，长木板A 在光滑的水平面上向左运动，v A ＝1．2m ／s ．现有小物体B(可看作质点)从长木板A 的左端向右水平地滑上小车，v B ＝1．2m ／s ，A 、B 间的动摩擦因数是0．1，B 的质量是A 的3倍．最后B 恰好未滑下A ，且A ，B 以共同的速度运动，g=10m ／s 2．求： (1)A ，B 共同运动的速度的大小； (2)A 向左运动的最大位移； (3)长木板的长度．
例4．长为1.5m 的长木板B 静止放在水平冰面上，小物块A 以某一初速度从木板B 的左端滑上长木板B ，直到A 、B 的速度达到相同，此时A 、B 的速度为0.4m/s ，然后A 、B 又一起在水平冰面上滑行了8.0cm 后停下．若小物块A 可视为质点，它与长木板B 的质量相同，A 、B 间的动摩擦因数μ1=0.25．求：（取g =10m/s 2） （1）木块与冰面的动摩擦因数． （2）小物块相对于长木板滑行的距离． （3）为了保证小物块不从木板的右端滑落，小物块滑上长木板的初速度应为多大？ 例5.如图所示，质量为M ＝2 kg 的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量m ＝1 kg 的小滑块（可视为质点）以v 0＝3.6 m/s 的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板一起向前滑动。已知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g 取10 m/s 2。求： （1）滑块在木板上滑动过程中，长木板受到的摩擦力大小f 和方向； （2）滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度大小； （3）若长木板足够长，滑块与长木板达到的共同速度v 。 v
和运动学公式―*判斷是否存在速度棚等的"临界点** 无临■ 界」滑块与木」 崩計嶺芬离 屜设叠加体间无 对滑动， 求解系统 由速度口 丿 比较判斷faW%无相对滑列计算求解-俾据判斷的结矣 ，有相对滑刼 .吐行有关计算丿 专题:滑块一木板模型 1. 建模指导 解此类题的基本思路:(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求岀滑块和木板 的加速度；(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找岀滑块和木板之间的位移关系 或速度关系，建立 方程。特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移。 2. 模型特征 上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。 3. 思维模板 4. 分析滑块一木板模型问题时应掌握的技巧 (1) 分析题中滑块、木板的受力情况，求岀各自的加速度。 (2) 画好运动草图，找岀位移、速度、时间等物理量间的关系。 『物理 ?对象丿 ■确定滑块一木板模熨 ■对滑块、木板分别受力分析 判断 结杲 冇临界 io r 与 没?速竽速相 块板离设相加也 滑木分假度后度等 幣法系 加度 由休求统速由隔离法 求滑块与 木板间摩 擦力刁及 最大那操 整体列式 若Fp% 假 设不成立, 分别列式 计算 判断 确定相同时阿内的位 移关系，列式求解 整体法 亦有相对滑钞 隔离法 求临界加. 速度%盏
(3)知道每一过程的末速度是下一过程的初速度。 (4)两者发生相对滑动的条件:(1)摩擦力为滑动摩擦力。(2)二者加速度不相等。5.滑块一木板模型临界问题的求解思路 预览： 【典例精析1】如图甲所示，光滑的水平地面上放有一质量为M、长为4.0m L =的木板。从Ot =时刻开始，质量为1.0kg m =的物块以初速度 06m/sv =从左侧滑上木板，同时在木板上施一水平向右的恒力7.0N F =,已知开始运动后1s内两物体的v t -图线如图乙所示，物块可视为质点，2s 10m/g =,下列说法正确的是 A .木板的质量 1.5M kg = B .物块与木板间的动摩擦因数为0.1 C . 1.5s t =时，木板的加速度为 273 m/s D . 2s t =时,木板的速度为 7.2m/s 【典例精析2】如图所示，质量M =8.0 kg、长L =2.0 m的薄木板静置在光滑水平地面上，且木板不固定。质量 m =0.40kg的小滑块(可视为质点)以速度v 0从木板的左端冲上木板。已知滑块与木板间的动摩擦因数卩=0.20,(假定滑块与木板之间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度 g 取 10 m/s2。) (1)若v 0=2.1 m/s,从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块的位移是多少？ ⑵ 若v 0=3.0 m/s,在小滑块冲上木板的同时，对木板施加一个水平向右的恒力F，如果要使滑块不从木板上掉下，力F应满足什么条件？ 预览：
滑块—木板模型分析(教师版) 例1：质量为M木板置于光滑水平面上，一质量为m的滑块以水平速度从左端滑上木板，m与M之间的动摩擦因数为，求： （1）假如木板足够长，求共同速度和所用的时间 （2）要使m不掉下，M至少要多长： 练习1：如图所示，质量为M=1kg的长木板，静止放置在光滑水平桌面上，有一个质量为m=0.2kg大小不计的物体以6m/s的水平速度从木板左端冲上木板，在木板上滑行了2s后跟木板相对静止（g取10m/s2）。求： （1）木板获得的速度。 （2）物体与木板 间的动摩擦因数； 例2：在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m，一质量与木板相同的金属块，以v0=2.00m/s的初速度向右滑上木板A，金属块与木板间动摩擦因数为μ=0.1， g取10m/s2。求两木板的最后速度。 v0 A B
练习2：如图，在光滑水平面上，有一质量为M=3kg的木板和质量为 m=1kg的物块，都以v=4m/s的初速朝相反的方向运动，它们间有摩擦，木板足够长，当木板速度为2.4m/s时，物块的运动情况是( ) A．做加速运动 B.做减速运动 C．做匀速运动 D.以上都有可能 例3．如图，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 分析：为防止运动过程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B 间的静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定。 解答：物块A能获得的最大加速度为： ． ∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为： ． 变式1、 例1中若拉力F作用在A上呢？如图2所示。
专题动力学中的典型“模型” 热点一滑块——长木板模型 滑块——长木板模型是近几年来高考考查的热点，涉及摩擦力的分析判断、牛顿运动定律、匀变速直线运动等主干知识，能力要求较高．滑块和木板的位移关系、速度关系是解答滑块——长木板模型的切入点，前一运动阶段的末速度是下一运动阶段的初速度，解题过程中必须以地面为参考系．1．模型特点：滑块(视为质点)置于长木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的作用下发生相对滑动． 2．位移关系：滑块由木板一端运动到另一端过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差Δx＝x2－x1＝L(板长)；滑块和木板反向运动时，位移之和Δx＝x2＋x1＝L. 考向一外力F作用下的滑块——长木板 1 [2016·兰州实战考试] 如图Z3-1所示，质 量m＝1 kg的物块A放在质量M＝4 kg的木板B的左端，起初A、B静止在水平地面上．现用一水平向左的力F作用在木板B上，已知A、B之间的动摩擦因数为μ1＝0.4，地面与B之间的动摩擦因数为μ2＝0.1，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2. (1)求能使A、B发生相对滑动的F的最小值； (2)若F＝30 N，作用1 s后撤去F，要使A不从B上滑落，则木板至少为多长？从开始到A、B均静止，
A的总位移是多少？ 图Z3-1
式题 (多选)[2015·陕西宝鸡九校联考] 如图 Z3-2所示，光滑水平面上放着质量为M的木板，木板左端有一个质量为m的木块．现对木块施加一个水平向右的恒力F，木块与木板由静止开始运动，经过时间t分离．下列说法正确的是( ) 图Z3-2 A．若仅增大木板的质量M，则时间t增大 B．若仅增大木块的质量m，则时间t增大 C．若仅增大恒力F，则时间t增大 D．若仅增大木块与木板间的动摩擦因数，则时间t增大 考向二无外力F作用的滑块——长木板
滑块木板模型 mm的物块．物块与木板的接触面的足够长木板静止在水平面上，其上放一质量为如图所示，质量为1.21tFaavv表示木板、物块的加速度和＝时刻起，给物块施加一水平恒力和分别用、、是光滑的．从.02211速度大小，下列图象符合运动情况的 是)( ．．．．DA B C如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩多选)2.(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)( ．物块先向左运动，再向右运动A．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动B．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动 C DμLM；木板上表面光薄木板置于水平地面上，木板与地面间动摩擦因数为、长为如图所示，质量为3. Fm拉木板，使其从静止开始向右做加速运动，经过一的小球．用水平恒力滑，其右端放置一个质量为F段时间，小球脱落，此时立即撤去撤去力求：小球落地时木板的速度．.
BB的左端有一个质量为的木块如图所示，在光滑的水平面上有一个长为、质量为，在2 m4 4.kg0.64 BAA，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．当对，、可视为质点的铁块之间的动摩擦因数为与0.2kg2gBAFA)取＝时，求经过多长时间可将从的左端拉到右端．施加水平向右的拉力10 m/s10 N( AB从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木质量为的木板静止在水平面上，可视为质点的物块kg5.2 tAABBv图象如图乙所的板，如图甲所示．－和经过达到同一速度，之后共同减速直至静止，和s1 2g＝示，重力加速度，求：10 m/s μAB与上表面之间的动摩擦因数；(1)1μB与水平面间的动摩擦因数；(2)2 A的质量．(3)． Mm＝的小滑块的长木板静止在光滑水平面上，现有一质量为如图所示，质量为可视为＝(6.0.5 kgkg1 v＝以的初速度从左端沿木板上表面冲上木板，带动木板向前滑动．已知滑块与木板上表面间质点m/s3 )02gμ取＝，重力加速度，木板足够长．求：的动摩擦因数10 m/s0.1 滑块在木板上滑动过程中，长木板受到的摩擦力大小和方向；(1)a滑块在木板上滑动过程中，滑块相对于地面的加速度的大小；(2)v滑块与木板达到的共同速度的大小．(3) FM的水平推力，当小车的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一如图所示，质量＝＝N8 8 7.kg mv的小物块，向右运动的速度达到＝＝时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为kg1.5 m/s2 02求：gμ.＝小物块与小车间的动摩擦因数，小车足够长，取＝10 m/s0.2 放小物块后，小物块及小车的加速度各为多大；(1)经多长时间两者达到相同的速度；(2)t小物块通过的位移大小为多少？从小物块放上小车开始，经过＝1.5 s(3)μM，另一个质量＝如图所示，质量＝足够长的木板静止在水平地面上，与地面的动摩擦因数0.1kg8.2 12gμm.取＝，＝的小滑块，以的初速度滑上木板，滑块与木板之间的动摩擦因数10 m/s0.51 kg6 m/s2
牛顿定律——滑块和木板模型专题 一．“滑块—木板模型”问题的分析思路 1．模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动. 2.建模指导 解此类题的基本思路: (1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度 (2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建 立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移． 例1、m A＝1 kg，m B＝２ｋg，A、B间动摩擦因数是0.5,水平面光滑． 用10N水平力F拉B时，A、B间的摩擦力是 用２0N水平力F拉B时,A、B间的摩擦力是 例2、如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上，Ａ、B质量分别为mＡ＝6ｋg，m B=2 kg,A、B之间的动摩擦因数μ＝0.2,开始时F=1０Ｎ，此后逐渐增加， 若使AB不发生相对运动,则F的最大值为 针对练习１、如图5所示，物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上,Ａ、B质量分别为mＡ=６ｋg，mＢ＝2 kg，Ａ、B之间的动摩擦因数μ=0．２,开始时F=10 N，此后逐渐增加，在增大到45 N的过程中，则（) Ａ．当拉力F＜12 N时，物体均保持静止状态 B.两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N 时,开始相对运动 C．两物体从受力开始就有相对运动 D.两物体始终没有相对运动
例3、如图所示,质量M＝８kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力Ｆ＝8 N,当小车向右运动的速度达到1.5 m/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,小物块与小车间的动摩擦因数μ=0.２,当二者达到相同速度时，物块恰好滑到小车的最左端．取ｇ＝10 m/ｓ2.则： （１）小物块放上后,小物块及小车的加速度各为多大？ (２)小车的长度L是多少？
1、木板M静止在光滑水平面上，木板上放着一个小滑块m，与木板之间的动摩擦因数μ，为了使得m能从M上滑落下来，求下列各种情况下力F的大小范围。 （1）m与M刚要发生相对滑动的临界条件：①要滑动：m 与M间的静摩擦力达到最大静摩擦力；②未滑动：此时m与 M加速度仍相同。受力分析如图，先隔离m，由牛顿第二定 律可得：a=μmg/m=μg 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) g 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)g （2）受力分析如图，先隔离M，由牛顿第二定律可得：a=μ mg/M 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) mg/M 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)mg/M 2、如图所示，有一块木板静止在光滑水平面上，木板质量M=4kg，长L=1.4m.木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m=1kg，其尺寸远小于L，它与木板之间的动摩擦因数μ=0.4，g=10m/s2， （1）现用水平向右的恒力F作用在木板M上，为了使得m能从M上滑落下来，求F的大小范围. （2）若其它条件不变，恒力F=22.8N，且始终作用在M上，求m在M上滑动的时间. （1）小滑块与木板间的滑动摩擦力 f=μFN=μmg=4N…………① 滑动摩擦力f是使滑块产生加速度的最大合外力，其最大加速度 a1=f/m=μg=4m/s2…② 当木板的加速度a2> a1时，滑块将相对于木板向左滑动，直至脱离木板 F-f=m a2>m a1F> f +m a1=20N …………③ 即当F>20N，且保持作用一般时间后，小滑块将从木板上滑落下来。 （2）当恒力F=22.8N时，木板的加速度a2＇，由牛顿第二定律得F-f=Ｍa2＇
专题：滑块—木板模型（一） 一．“滑块—木板模型”问题的分析思路 1．建模指导 解此类题的基本思路：（1）分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；（2）对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程。特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移。 2．模型特征 上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。 3．思维模板 4．分析滑块—木板模型问题时应掌握的技巧 （1）分析题中滑块、木板的受力情况，求出各自的加速度。 （2）画好运动草图，找出位移、速度、时间等物理量间的关系。 （3）知道每一过程的末速度是下一过程的初速度。 （4）两者发生相对滑动的条件：（1）摩擦力为滑动摩擦力。（2）二者加速度不相等。 5．滑块—木板模型临界问题的求解思路
二．受力分析： 力作用在下板为例： (1) M、m之间的摩擦因数为μ，地面光滑： a、相对静止(共同向前走): F=(M+m)a b、相对滑动时： F=ma1+Ma2 μmg=ma1 那么临界是：a1=a2 (2)当上边面摩擦因数为μ1，下表面为μ2时: a、相对静止(共同向前走): F-μ2(M+m)g =(M+m)a b、相对滑动时： F-μ2(M+m)g=ma1+Ma2 μ1mg=ma1 那么临界是：a1=a2 力作用在上板为例： (1) M、m之间的摩擦因数为μ，地面光滑： a、相对静止(共同向前走): F-μ2(M+m)g =(M+m)a b、相对滑动时： F=ma1+Ma2 μmg=Ma2 那么临界是：a1=a2 (2)当上边面摩擦因数为μ1，下表面为μ2时: a、相对静止(共同向前走): F=(M+m)a b、相对滑动时： F-μ2(M+m)g=ma1+Ma2 μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2 那么临界是：a1=a2 所以分析关键就是：摩擦力的表示 m m
滑块－木板模型 考点解读 滑块－木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对直线运动和牛顿运动定律有关知识的综合应用．着重考查学生分析问题、运用知识的能力，这类问题的分析有利于培养学生对物理情景的想象能力，为后面牛顿运动定律与能量知识的综合应用打下良好的基础． 典例剖析 例1 某电视台娱乐节目在游乐园举行家庭搬运砖块比赛活动．比赛规则是：如图甲所示向滑动行驶的小车上搬放砖块，且每次只能将一块砖无初速度(相对地面)地放到车上，车停止时立即停止搬放，以车上砖块多少决定胜负．已知每块砖的质量m＝0.8 kg，小车的上表面光滑且足够长，比赛过程中车始终受到恒定牵引力F＝20 N的作用，未放砖块时车以v0＝3 m/s的速度匀速前进．获得冠军的家庭上场比赛时每隔T＝0.8 s搬放一块砖，从放上第一块砖开始计时，图中仅画出了0～0.8 s内车运动的v－t图象，如图乙所示，g取10 m/s2.求： (1)小车的质量及车与地面间的动摩擦因数； (2)车停止时，车上放有多少块砖． 方法突破求解时应先仔细审题，清楚题目的含义，分析清楚每一个物体的受力情况、运动情况．因题目所给的情境中至少涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口．求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度． 跟踪训练1如图所示，在光滑的水平面上停放着小车B，车上左端有一小物体A，A和B 之间的接触面前一段光滑，后一段粗糙，且后一段的动摩擦因数μ＝0.4，小车长L＝2 m，A 的质量m A＝1 kg，B的质量m B＝4 kg.现用12 N的水平力F向左拉动小车，当A到达B的最右端时，两者速度恰好相等，求A和B间光滑部分的长度．(g取10 m/s2) `
一、整体法与隔离法的应用 练习1：如图所示，用完全相同的轻弹簧A 、B 、C 将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A 与竖直方向的夹角为30°，弹簧C 水平，则弹簧A 、C 的伸长量之比为 ( D) A.3∶4 B ．4∶3 C ．1∶2 D ．2∶1 练习2：(多选)如图所示，两个相似的斜面体A 、B 在竖直向上的力F 的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上．关于斜面体A 和B 的受力情况，下列说法正确的是( AD ) A ．A 一定受到四个力 B ．B 可能受到四个力 C ．B 与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D ．A 与B 之间一定有摩擦力 练习3：如图所示，一固定斜面上两个质量相同的小物块A 和B 紧挨着匀速下滑，A 与B 的接触面光滑．已知A 与斜面之间的动摩擦因数是B 与斜面之 间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α，则B 与斜面之间的动摩擦 因数是( A ) A.23 tan α B.23cot α C ．tan α D ．cot α 练习4：如图所示，两个质量为m 、横截面半径为r 的半圆柱体A 、B 放置在粗糙水平面上， A 、 B 的圆心O 1、O 2之间的距离为l ，在A 、B 上放置一个质量为2m 、横截面半径也为r 的光滑圆柱体 C (圆心为O 3)，A 、B 、C 始终处于静止状态．则( C ) A ．A 对地面的压力大小为3mg B ．地面对A 的作用力的方向由O 1指向O 3 C ．若l 减小，A 、C 之间的弹力减小 D ．若l 减小，地面对B 的摩擦力增大
练习5：如图所示，两段等长细绳串接着两个质量相等的小球a、b，悬挂于O点．现在两个小球上分别加上水平方向的外力，其中作用在b球上的力大小为F，作用在a球上的力大小为2F，则此装置平衡时的位置可能是下图中的哪个选项图(C) 练习6：如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m 的小球，M＞m，用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成θ角，细线的拉力为F1.若用一力F′水平向左拉小车，使小球和其一起以加速度a′向左运动时，细线与竖直方向也成θ角，细线的拉力为F′1.则(B) A．a′＝a，F′1＝F1B．a′＞a，F′1＝F1 C．a′＜a，F′1＝F1D．a′＞a，F′1＞F1 练习7：质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上促使质量为m 的小球静止在圆槽上，如图所示，则( C ) A．小球对圆槽的压力为MF m＋M B．小球对圆槽的压力为mF m＋M C．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力增加 D．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力减小 二、滑块--木板模型 练习8：如图所示，质量M＝1 kg的木块A静止在水平地面上，在木块的左端放置一个质量m＝1 kg的铁块B(大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数μ1＝0.3，木块长L＝1 m．用F＝5 N的水平恒力作用在铁块上，g取10 m/s2.
物理体分析 在高三物理复习中，滑块—木板模型作为力学的基本模型经常出现，是对一轮复习中 直线运动和牛顿运动定律有关知识的巩固和应用。这类问题的分析有利于培养学生对物理情 景的想象能力，为后面动量和能量知识的综合应用打下良好的基础。滑块—木板模型的常见 题型及分析方法如下： 例1如图1所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 分析：为防止运动过程中A落后于B（A不受拉力F的直接作用，靠A、B间的静摩擦力加速），A、B一起加速的最大加速度由A决定。 解答：物块A能获得的最大加速度为：． ∴A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为： ． 变式1例1中若拉力F作用在A上呢？如图2所示。 解答：木板B能获得的最大加速度为：。
∴A、B一起加速运动时，拉力 F 的最大值为： ． 变式 2 在变式 1 的基础上再改为： B 与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦 力等于滑动摩擦力），使A、B以同一加速度运动，求拉力 F 的最大值。 解答：木板B能获得的最大加速度为： 设A、B一起加速运动时，拉力F的最大值为F m，则： 解得： 例2 如图 3 所示，质量M=8kg 的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F，F=8N，当小车速度达到1．5m/s 时，在小车的前端轻轻放上一大小不计、质量m=2kg 的物体，物体与小车间的动摩擦因数μ=0．2，小车足够长，求物体从放在小车上开始经t =1．5s 通 2） 过的位移大小。（g取10m/s 2 解答：物体放上后先加速：a1=μg=2m/s 此时小车的加速度为： 当小车与物体达到共同速度时：
专题一滑块与木板 一应用力和运动的观点处理（即应用牛顿运动定律） 典型思维方法：整体法与隔离法 注意运动的相对性 【例1】木板M静止在光滑水平面上，木板上放着一个小滑块m，与木板之间的动摩擦因数μ，为了使得m能从M上滑落下来，求下列各种情况下力F的大小范围。 例1解析（1）m与M刚要发生相对滑动的临界条件：①要滑动：m与M间的静摩擦力达到最大静摩擦力；②未滑动：此时m与M加速度仍相同。受力分析如图，先隔离m，由牛顿第二定律可得：a=μmg/m=μg 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) g 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)g （2）受力分析如图，先隔离M，由牛顿第二定律可得：a=μmg/M 再对整体，由牛顿第二定律可得：F0=(M+m)a 解得：F0=μ(M+m) mg/M 所以，F的大小范围为：F>μ(M+m)mg/M 【例2】如图所示，有一块木板静止在光滑水平面上，木板质量M=4kg，长L=1.4m.木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m=1kg，其尺寸远小于L，它与木板之间的动摩擦因数μ=0.4，g=10m/s2， （1）现用水平向右的恒力F作用在木板M上，为了使得m能从M上滑落下来，求F的大小范围. （2）若其它条件不变，恒力F=22.8N，且始终作用在M上，求m在M上滑动的时间.
例2[解析]（1）小滑块与木板间的滑动摩擦力 f=μFN=μmg=4N…………① 滑动摩擦力f是使滑块产生加速度的最大合外力，其最大加速度 a1=f/m=μg=4m/s2…② 当木板的加速度a2> a1时，滑块将相对于木板向左滑动，直至脱离木板 F-f=m a2>m a1F> f +m a1=20N …………③ 即当F>20N，且保持作用一般时间后，小滑块将从木板上滑落下来。 （2）当恒力F=22.8N时，木板的加速度a2＇，由牛顿第二定律得F-f=Ｍa2＇ 解得：a2＇＝4.7m/s2………④ 设二者相对滑动时间为t，在分离之前 小滑块：x1=? a1t2…………⑤ 木板：x1=? a2＇t2…………⑥ 又有x2－x1=L …………⑦ 解得：t=2s …………⑧ 【例3】质量m=1kg的滑块放在质量为M=1kg的长木板左端，木板放在光滑的水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1，木板长L=75cm，开始时两者都处于静止状态，如图所示，试求： （1）用水平力F0拉小滑块，使小滑块与木板以相同的速度一起滑动，力F0的最大值应为多少？ （2）用水平恒力F拉小滑块向木板的右端运动，在t=0.5s内使滑块从木板右端滑出，力F应为多大？ （3）按第（2）问的力F的作用，在小滑块刚刚从长木板右端滑出时，滑块和木板滑行的距离各为多少？（设m与M之间的最大静摩擦力与它们之间的滑动摩擦力大小相等）。（取g=10m/s2）. x2 x1 L F
专题：滑块—木板模型 1．建模指导 解此类题的基本思路：（1）分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；（2）对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程。特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移。 2．模型特征 上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动。 3．思维模板 4．分析滑块—木板模型问题时应掌握的技巧 （1）分析题中滑块、木板的受力情况，求出各自的加速度。 （2）画好运动草图，找出位移、速度、时间等物理量间的关系。 （3）知道每一过程的末速度是下一过程的初速度。 （4）两者发生相对滑动的条件：（1）摩擦力为滑动摩擦力。（2）二者加速度不相等。5．滑块—木板模型临界问题的求解思路
【典例精析1】如图甲所示，光滑的水平地面上放有一质量为M 、长为 4.0m L =的木板。从0t =时刻开始，质量为 1.0kg m =的物块以初速度06m/s v =从左侧滑上木板，同时在木板上施一水平向右的恒力7.0N F =，已知开始运动后1s 内两物体的v t -图线如图乙所示，物块可视为质点，2s 10m/g =，下列说法正确的是 A ．木板的质量 1.5M kg = B ．物块与木板间的动摩擦因数为0.1 C ． 1.5s t =时，木板的加速度为273 m/s D ．2s t =时，木板的速度为7.2m/s 【典例精析2】如图所示，质量M =8.0 kg 、长L =2.0 m 的薄木板静置在光滑水平地面上，且木板不固定。质量m =0.40kg 的小滑块（可视为质点）以速度v 0从木板的左端冲上木板。已知滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.20，（假定滑块与木板之间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g 取10 m/s 2。） （1）若v 0=2.1 m/s ，从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块的位移是多少？ （2）若v 0=3.0 m/s ，在小滑块冲上木板的同时，对木板施加一个水平向右的恒力F ，如果要使滑块不从木板上掉下，力F 应满足什么条件？