2018年度-2019版物理新同步课堂必修1第4章-习题课4滑块—木板模型和传送带模型.doc

-_习题课习题课 4 滑块滑块木板模型和传送带模型木板模型和传送带模型学习目标 1.能正确运用牛顿运动定律处理滑块木块模型.2.会对传送带上的物体进行受力分析，正确判断物体的运动情况合 作 探 究·攻 重 难滑块木板模型1问题的特点滑块木板类问题涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动2常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度3解题方法此类问题涉及两个物体、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个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如图 1 所示，厚度不计的薄板 A 长 l5 m，质量 M5 kg，放在水平地面上在 A 上距右端 x3 m 处放一物体 B(大小不计)，其质量 m2 kg，已知 A、B 间的动摩擦因数 10.1，A 与地面间的动摩擦因数 20.2，原来系统静止现在板的右端施加一大小恒定的水平力 F26 N，持续作用在 A 上，将 A 从 B 下抽出取 g10 m/s2，求：图 1(1)A 从 B 下抽出前 A、B 的加速度各是多大；(2)B 运动多长时间离开 A. 【导学号：84082172】思路点拨：将 A 从 B 下抽出的过程中 A、B 之间，A 与地面之间存在滑-_动摩擦力当 A 从 B 下刚好抽出时 A、B 的位移之差为 lx.【解析】 (1)对于 B：1mgmaB解得 aB1 m/s2对于 A：F1mg2(mM)gMaA解得 aA2 m/s2.(2)设经时间 t 抽出，则 xA aAt212xB aBt212xxAxBlx解得 t2 s.【答案】 (1)2 m/s2 1 m/s2 (2)2 s求解“滑块木板”类问题的方法技巧(1)搞清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势)，根据相对运动(或相对运动趋势)情况，确定物体间的摩擦力方向(2)正确地对各物体进行受力分析，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针对训练1如图 2 所示，一质量 M0.2 kg 的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量 m0.2 kg 的小滑块，以 v01.2 m/s 的速度从长木板的左端滑上长木板已知小滑块与长木板间的动摩擦因数 0.4，g 取 10 m/s2，则：图 2-_(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等？(2)从小滑块滑上长木板到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少？(滑块始终没有滑离长木板)【解析】 (1)根据牛顿第二定律可得：mgma1mgMa2可解得 a14 m/s2，a24 m/s2小滑块做匀减速运动，而木板做匀加速运动，根据运动学公式有：v0a1ta2t可解得：t s0.15 s.v0a1a21.244(2)小滑块与长木板速度相同时相对静止，从小滑块滑上长木板到两者相对静止，经历的时间为 t0.15 s，这段时间内小滑块做匀减速运动，由xv0t a1t2，解得 x0.135 m.12【答案】 (1)0.15 s (2)0.135 m传送带模型1.问题的特点(1)当物体与传送带相对静止时，物体与传送带间可能存在静摩擦力也可能不存在摩擦力(2)当物体与传送带相对滑动时，物体与传送带间有滑动摩擦力，这时物体与传送带间会有相对滑动的位移(3)若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带，则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用，直到减速到和传送带有相同速度，相对传送带静止为止，因此该摩擦力方向一定与物体运动方向相反2两类常见的传送带问题-_(1)水平传送带当传送带水平运动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化摩擦力的突变，常常导致物体的受力情况和运动性质的突变静摩擦力达到最大值，是物体和传送带恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力为 0 或变为静摩擦力)(2)倾斜传送带当传送带倾斜时，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数 和传送带倾斜角度 对受力的影响，从而正确判断物体的速度和传送带速度相等时物体的运动性质倾斜传送带问题的两种类型倾斜传送带问题可分为倾斜向上传送和倾斜向下传送两种情况(物体从静止开始，传送带匀速运动且足够长)条件运动性质>tan 物体先沿传送带做向上的加速直线运动，速度相同以后二者相对静止，一起做匀速运动tan 物体保持静止倾斜向上传送 mB.某时刻木板停止运动，设木板足够长，下列说法中正确的是( )图 5A若木板光滑，由于 A 的惯性较大，A、B 间的距离将增大B若木板粗糙，由于 B 的惯性较小，A、B 间的距离将减小-_C若木板光滑，A、B 间距离保持不变D若木板粗糙，A、B 间距离保持不变CD 若木板光滑，木板停止运动后，A、B 均以速度 v 做匀速运动，间距不变，故 A 错误，C 正确；若木板粗糙，同种材料制成的物体与木板间的动摩擦因数相同，所以当木板停止运动后，A、B 以相同的加速度做匀减速运动，间距也不变，故 B 错误，D 正确2如图 6 所示，足够长的传送带与水平面夹角为 ，以速度 v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为 m 的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数 <tan ，则下列选项中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是( )图 6A B C DD 小木块刚放上传送带，传送带的速度大于小木块的速度，传送带给小木块一沿斜面向下的滑动摩擦力，小木块由静止加速下滑；由分析得：mgsin mgcos ma1，a1g(sin cos )；当小木块加速至与传送带速度相等时，由于 <tan ，小木块在重力作用下将继续加速，此后小木块的速度大于传送带的速度，传送带给小木块沿传送带向上的滑动摩擦力，但合力沿传送带向下，小木块继续加速下滑，同理得：a2g(sin cos )所以本题正确选项为 D.3如图 7 所示，水平传送带 A、B 两端相距 s3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数 0.1.工件滑上 A 端瞬时速度 vA4 m/s，到达 B 端的瞬时速度设为 vB，则( )-_图 7A若传送带不动，则 vB3 m/sB若传送带以速度 v4 m/s 逆时针匀速转动，vB2 m/sC若传送带以速度 v2 m/s 顺时针匀速转动，vB2 m/sD若传送带以速度 v4 m/s 顺时针匀速转动，vB3 m/sA 若传送带不动，由匀变速直线运动规律可知 v v 2as，ag，2 B2 A代入数据解得 vB3 m/s，当满足选项 B、C 中的条件时，工件的运动情况跟传送带不动时的一样，同理可得，工件达到 B 端的瞬时速度仍为 3 m/s，故选项A 正确，B、C 均错误；若传送带以速度 v4 m/s 顺时针匀速转动，则工件滑上 A 端后做匀速运动，到 B 端的速度仍为 4 m/s，故 D 错误4如图 8 所示，光滑水平面上放着长 L2 m，质量为 M4.5 kg 的木板(厚度不计)，一个质量为 m1 kg 的小物体放在木板的最右端，m 和 M 之间的动摩擦因数 0.1，开始均静止今对木板施加一水平向右的恒定拉力 F，(g取 10 m/s2)求：图 8(1)为使小物体不从木板上掉下，F 不能超过多少；(2)如果拉力 F10 N，小物体能获得的最大速度【解析】 (1)物块随木板运动的最大加速度为 a对小物体由牛顿第二定律：mgma对整体由牛顿第二定律得：Fm(Mm)a 解得：Fm5.5 N.(2)因施加的拉力 F 5.5 N，故物块相对木板相对滑动，木板对地运动的加速度为 a1，-_对木板由牛顿第二定律：FmgMa1物块在木板上相对运动的时间为 t, L a1t 2 at 21212解得：t2 s物块脱离木板时的速度最大，vmat2 m/s.【答案】 (1)5.5 N (2)2 m/s