专题1.10 动力学中的板块问题
【专题诠释】
1.模型特征
滑块——滑板模型(如图a),涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热,多次相互作用,属于多物体、多过程问题,知识综合性较强,对能力要求较高,故频现于高考试卷中.另外,常见的子弹射击滑板(如图b)、圆环在直杆中滑动(如图c)都属于滑块类问题,处理方法与滑块——滑板模型类似.
2.两种类型
类型图示
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规律分析
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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
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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
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【高考领航】
【2019·江苏高考】如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;
(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB′;
(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。
【答案】 (1) (2)3μg μg (3)2
【解析】 A、B的运动过程如图所示:
(1)A被敲击后,B静止,A向右运动,由牛顿第二定律知,A的加速度大小aA=μg
A在B上滑动时有2aAL=v
解得:vA=。
(2)设A、B的质量均为m
对齐前,A相对B滑动,B所受合外力大小
F=μmg+2μmg=3μmg
由牛顿第二定律得F=maB,得aB=3μg
对齐后,A、B相对静止,整体所受合外力大小F′=2μmg
由牛顿第二定律得F′=2maB′,得aB′=μg。