- 1 - 核心素养微专题(三) 模型建构——板块模型
【模型解读】
滑块和木板组成相互作用的系统,在摩擦力的作用下发生相对滑动,称为板块模型。板块模型是高中动力学部分中的一类重要模型,也是高考考查的重点,能从多方面体现物理学科素养。此类模型的一个典型特征是:滑块、木板间通过摩擦力作用使物体的运动状态发生变化。常见类型如下:
类型 图示 规律分析
B带动A
木板B带动物块A,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二者速度相等,则位移关系为xB=xA+L
A带动B
物块A带动木板B,物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时,二者速度相等,则位移关系为xB+L=xA
F作用在A上
力F作用在物块A上,先考虑木板B与地面是否有摩擦,然后利用整体受力分析和隔离B受力分析,分析相关临界情况
F作用在B上 力F作用在木板B上,先考虑B与地面是否有摩擦,然后利用整体受力分析和隔离B受力分析,分析相关临界情况
【模型1】 物块、木板上均未施加力
【典例1】(2022·山东等级考)如图所示,“L”形平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的O'点,O'点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在O'点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生碰撞,碰后小球速度方向与碰前方向相同,开始做简谐运动(要求摆角小于5°),A以速度v0沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到O点的正下方时,相对于地面的速度减为零,此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量mA=0.1 kg,B的质量mB=0.3 kg,A与B的动摩擦因数μ1=0.4,B与地面间的动摩擦因数μ2=0.225,v0=4 m/s,取重力加速度g=
10 m/s2。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求: - 2 -
物理板块模型实例解析51
2012-8-22
板块模型是一种复合模型，是由板模型和滑块模型组合而成的，在试题中是比较常见的模型类型。求解板块模型题首先要从板和滑块两个模型的特点出发，分析滑块与板的特点，滑块未必是光滑的，一个是板的长度，是有限的，是否为足够长的，一个是板的表面是否存在摩擦；还要分析板和滑块的组合方式，一般的组合方式为一滑块和一长版结构的，其次，要分析板和滑块间的相互作用特点，两种常见的试题模式：一种是滑块在水平方向不受力，但有初速度，一种是板在水平方向受外力的作用。解题时要注意分析两个模型的相互作用特点和相互作用过程，此类模型题通常运用的物理规律有：匀变速直线运动规律，牛顿运动定律，动能定理，动量定理，动量守恒定律，机械能守恒定律，能的转化和守恒定律等规律。
【例题1】如图所示，放在水平地面上的长木板B，长为：l m．，质量为2 kg，B与地面之间的动摩擦因数为0．2。一质量为3 kg的小铅块A，放在B的左端，A、B之间的动摩擦因数为0．4，当A以3 m／s的初速度向右运动之后，求最终A对地的位移和A对B的位移。
解析：(1)对A：2/4smgmgmaAAAAA
对B：2/1)(smmgmmmagaBBABAB
A相对地面做匀减速运动，B相对地面做匀加速运动，设经过时间t，A的位移为xA，B的位移为xB，此时A、B达到共同速度v共，再共同做匀减速运动，经过x0的位移停止运动．
，
对A：tavvA0共----------------------------------------①
AavvxA2202共-------------------------------②
对B：tavBA---------------------------------------------③
221taxBB------------------------------------------------④
突破板块模型问题
摘要：板块模型问题是高中物理问题中重点和难点问题，因为它可以涉及高中物理中的核心知识点和核心物理思想和方法。可以说，学懂了板块模型问题，也就掌握了高中物理的核心思想和方法。
关键词：板块模型 牛顿第二定律 运动学公式 动量定理
一、板块模型问题破题三大思路
这三大思路是：1、牛顿第二定律和运动学公式（动力学）。这些运动学公式包含,,,;2、动能定律、能量守恒定律3、动量定理、动量守恒
二、板块模型两大分类
（1）动量守恒类。地面光滑，且无推拉等外力优先用守恒（动量守恒或能量守恒）。
（2）动量不守恒。地面粗糙，或有推拉等外力，优先用动力学
对于动量不守恒类的具体解题思路，笔者总结为25字顺口溜，分别是：“一图三关系”、“牛二是核心”、“摩方判断清”、“定理穿插用”、“图像辅助明”。其中“一图三关系”是指草图、位置关系图，即时间关系（往往是相等），位移关系（列位移方程），速度关系（共速是临界，列速度相等方程）。“牛二是核心”、意即牛顿第二定律解决此类问题的核心。“摩方判断清”是指要判断清楚摩擦力的方向，具体而言是：若二物体同方向运动，摩擦力的方向满足“快后慢前”（即运动得快的物体的摩擦力的方向与其本身运动方向相反（向后），运动得慢的物体的摩擦力的方向与其本身运动方向相同），若二物体反方向运动，则均受阻力（即摩擦力的方向与其本身运动方向相反）。“定理穿插用”是指牛顿第二定律、动量定理、动能定理根据需要穿插使用。“图像辅助明”是指运用速度时间图像辅助分析，将会使问题更加清晰明了。
三、具体实操
1、临界情形：求F（推力或拉力）的临界值（选择题）
⑴ 力拉板：(物块的质量)与即将相对滑动，二者间摩擦力为最大静摩擦力f。对整体：—g=a，（注：是和间的动摩擦因数，是与地面间动摩擦因数），对：=g=a，联立两式得：=g,为方便记忆，总结为：和乘总重。
情况分析：≠0时，① 若0g，则拉不动；②若g，则二者共同加速；③若F>g，则二者各自做匀加速直线运动。
动量守恒定律在板块模型中的应用例析
动量守恒定律在板块模型中的应用例析
作为一个地球科学爱好者，我对地球板块模型和其运动规律一直充满了兴趣。在这篇文章中，我将详细探讨动量守恒定律在板块模型中的应用，并分享一些个人观点和理解。
一、什么是动量守恒定律？
在讨论动量守恒定律在板块模型中的应用之前，我们需要先了解一下什么是动量守恒定律。
动量守恒定律是物理学中一个重要的基本定律，它描述了一个封闭系统中的物体动量的守恒。动量是物体的质量乘以速度，可以简单理解为物体在运动中的惯性。按照动量守恒定律，在封闭系统中，物体相互作用导致的动量变化之和为零，即动量守恒。
二、动量守恒定律在板块模型中的应用
2.1 地球板块运动
地球板块模型是地壳的一种表达方式，描述了地球表面的外壳以数个大块或小块来划分。这些板块在地球内部的流动和碰撞是地质活动和地震的主要原因。
在板块运动中，动量守恒定律发挥着重要的作用。当两个板块相互碰撞或滑动时，它们之间会存在动量的交换。根据动量守恒定律，两个板块所受的动力的大小和方向必须相等且相反，以使总动量保持不变。
2.2 板块边界类型
根据板块间相对运动的不同方式，我们可以将板块边界分为三种类型：边界滑移、边界聚合和边界分离。
在边界滑移型板块边界中，两个板块相互滑动，沿着边界线发生水平位移。这种情况下，动量守恒定律保证了两个板块之间的动力平衡，并且没有产生垂直方向的位移。
在边界聚合型板块边界中，两个板块相互碰撞，在碰撞的过程中动量守恒定律确保了总动量守恒，并导致了新的地形的形成。
在边界分离型板块边界中，两个板块相互远离，动量守恒定律确保了两个板块之间的动力平衡，并且没有产生额外的动力。
三、个人观点和理解
对于我来说，动量守恒定律在板块模型中的应用是非常有意思的。它帮助我们理解了地球上发生的地质活动，包括地震、火山喷发和山脉的形成。通过运用动量守恒定律，我们可以更好地解释和预测板块之间的相对运动，并理解地表形态的演化。
