神马作文网求物理习题专题,关于木板滑块问题
来源：学生作业帮 编辑：神马作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/09/22 23:28:41
求物理习题专题,关于木板滑块问题
木板滑块问题,各种类型,越多越好,若有其他力学专题更佳.
木板滑块问题,各种类型,越多越好,若有其他力学专题更佳.
“木板－滑块”组成的相互作用运动的系统,在高中物理中经常碰到,它涉及到运动和力的关系、涉及到能量、涉及到动量,对此问题的研究,有助于对力学规律的理解、掌握和选用,有助于提高学生的能力.
一、以初速度滑行
如图,质量为M,长为L的木板静止在光滑的水平面上,一质量为m的物块以V0从M的左端射入,已知物块与木板间的动摩擦因数为μ,m滑不出木板,求m在M上滑行的距离?
【解析】：法一、“动力学”观点
对M、m 受力情况的分析可知：
达到一个共同速度V做匀速运动
由牛顿第二定律得 M的加速度为aM＝μmg／M
m的加速度为am＝μg
设经时间t两者速度相同,则V0－μgt＝μmgt／M 解得t＝MV0／（M＋m）μg
由图可知 SM－ Sm＝S 其中 SM＝μmgt2／2M Sm＝V0t－μgt2／2
解得 S＝MV02／2μg（M＋m）
法二、“动量－能量”的观点
由“M、m组成的系统动量守恒”得 mV0＝（M＋m）V
再由系统动能定理（“摩擦生热”公式）得－μmgS＝（M＋m）V2／2－mV02／2
由上面两式解得 S＝MV02／2μg（M＋m）
【变】：1、原题中若m滑不出M,则木板长L应满足什么条件?
过程与上面一样,结论为L≥S＝MV02／2μg（M＋m）
2、若L一定,要求m滑不出M,则V0至多为多大?
依据上面的解题思路,当物体滑到木板右端时两者正好达到共同速度,将S＝MV02／2μg（M＋m）中的S换成L,最后解得
V0＝
亰 3、原题中,若地面粗糙,并设木板与地面间的动摩擦因数μ1,木块与木板的动摩擦因数μ2,试求M、m对地的位移?
由于地面粗糙,M、m组成的系统动量不守恒,故只能用“动力学观点”
10 若μ1（M＋m）g≥μ2mg 则Sm＝0,Sm＝V02／2μ2g
20 若μ1（M＋m）g＜μ2mg 则 对M、m 受力情况的分析可知：
达到一个共同速度V后一起减速直到停止
由牛顿第二定律得 M 的加速度为aM＝〔μ2mg－μ1（M＋m）g〕／M ,
m的加速度为am＝μ2g?设经时间t两者速度相同
则V＝V0－amt＝aMt 可解得t＝MV0／（ M＋m）（μ2－μ1）
代入可得 V＝〔μ2mg－μ1（M＋m）g〕V0／（M＋m）（μ2－μ1）g
则此过程中M、m的位移为：SM＝V2／2aM,Sm＝（V02－V）／2a
以后两者一起以a＝μ1g减速直到停止,共同滑行的位移为S＝V2／2a
则 M、m对地的总位移分别为：
SM／＝ SM＋S,Sm／＝ Sm＋S 代入即可得结果.
4、若原题中,L＝10m,V0＝10m／s,M＝4kg,m＝1kg,μ＝0．1,求m在M上滑行的时间?
这题首先判断物块是否滑出了木板,则由“系统动量守恒和系统动能定理”得
mV0＝（M＋m）V ①
－μmgS＝（M＋m）V2／2－mV02／2 ②
由① ②得 S＝40m＞L 故物块已滑出了木板
设物块滑出木板时的速度分别为V1、V2 则
系统动量守恒 mV0＝mV1＋MV2 ①
系统动能定理 －μmgL＝mV12／2＋MV22／2－mV02／2 ②
由① ②得V1 、V2 ,则要求的时间为t＝（V0－V1）／μg .
二、在恒力作用下运动
如图所示,地面光滑,木板质量为M＝2kg,长为L＝1m,木块的质量为m＝1kg,与木板间的动摩擦因数为μ＝0．1,现对m加一水平外力F＝3N,试求m从M的左端滑到右端的时间.
对M、m受力情况的分析可知,它们都处于加速,且加速度分别为：
a1＝μmg／M a2＝（F－μmg）／m
设经过时间t木块到达右端,
则
【变】：原题中,若F作用一段时间撤去,但仍要求m滑到M的右端,则F的最少作用时间t?
分析可知,“最少作用时间”对应“m滑到M的右端时两者具有共同速度”
则设最少作用时间为t,最后的共同速度为V,在F作用时间里m的位移为S,
则取M、m组成的系统为对象 解得t＝／3s
总结：通过上面的讨论,在我们的教与学中得到如下启示：
1、一题多变,有助于培养学生思维的广阔性和创造性,有助于学生能力的培养.
2、“整体法、隔离法”是物理中常用的方法,它包括“对象”的整体、隔离和“过程”的整体、隔离,一般应“先整体后隔离”.
3、“动力学观点、能量观点、动量观点”是解决力学问题的三大工具,在实际解题中要能灵活选用,具体如下：
Ⅰ对恒力作用下的物体运动,三大工具均可用,但“能量观点、动量观点”可优先选用（一般不涉及时间时想到用动能定理,不涉及位移时想到用动量定理）.
Ⅱ 对变力作用下的物体运动,用“动力学观点”进行定性分析,用“能量观点动量观点”来求解.
Ⅲ 对“打击、碰撞、爆炸、反冲”作用时间短的一般用“能量观点,动量观点”.
一、以初速度滑行
如图,质量为M,长为L的木板静止在光滑的水平面上,一质量为m的物块以V0从M的左端射入,已知物块与木板间的动摩擦因数为μ,m滑不出木板,求m在M上滑行的距离?
【解析】：法一、“动力学”观点
对M、m 受力情况的分析可知：
达到一个共同速度V做匀速运动
由牛顿第二定律得 M的加速度为aM＝μmg／M
m的加速度为am＝μg
设经时间t两者速度相同,则V0－μgt＝μmgt／M 解得t＝MV0／（M＋m）μg
由图可知 SM－ Sm＝S 其中 SM＝μmgt2／2M Sm＝V0t－μgt2／2
解得 S＝MV02／2μg（M＋m）
法二、“动量－能量”的观点
由“M、m组成的系统动量守恒”得 mV0＝（M＋m）V
再由系统动能定理（“摩擦生热”公式）得－μmgS＝（M＋m）V2／2－mV02／2
由上面两式解得 S＝MV02／2μg（M＋m）
【变】：1、原题中若m滑不出M,则木板长L应满足什么条件?
过程与上面一样,结论为L≥S＝MV02／2μg（M＋m）
2、若L一定,要求m滑不出M,则V0至多为多大?
依据上面的解题思路,当物体滑到木板右端时两者正好达到共同速度,将S＝MV02／2μg（M＋m）中的S换成L,最后解得
V0＝
亰 3、原题中,若地面粗糙,并设木板与地面间的动摩擦因数μ1,木块与木板的动摩擦因数μ2,试求M、m对地的位移?
由于地面粗糙,M、m组成的系统动量不守恒,故只能用“动力学观点”
10 若μ1（M＋m）g≥μ2mg 则Sm＝0,Sm＝V02／2μ2g
20 若μ1（M＋m）g＜μ2mg 则 对M、m 受力情况的分析可知：
达到一个共同速度V后一起减速直到停止
由牛顿第二定律得 M 的加速度为aM＝〔μ2mg－μ1（M＋m）g〕／M ,
m的加速度为am＝μ2g?设经时间t两者速度相同
则V＝V0－amt＝aMt 可解得t＝MV0／（ M＋m）（μ2－μ1）
代入可得 V＝〔μ2mg－μ1（M＋m）g〕V0／（M＋m）（μ2－μ1）g
则此过程中M、m的位移为：SM＝V2／2aM,Sm＝（V02－V）／2a
以后两者一起以a＝μ1g减速直到停止,共同滑行的位移为S＝V2／2a
则 M、m对地的总位移分别为：
SM／＝ SM＋S,Sm／＝ Sm＋S 代入即可得结果.
4、若原题中,L＝10m,V0＝10m／s,M＝4kg,m＝1kg,μ＝0．1,求m在M上滑行的时间?
这题首先判断物块是否滑出了木板,则由“系统动量守恒和系统动能定理”得
mV0＝（M＋m）V ①
－μmgS＝（M＋m）V2／2－mV02／2 ②
由① ②得 S＝40m＞L 故物块已滑出了木板
设物块滑出木板时的速度分别为V1、V2 则
系统动量守恒 mV0＝mV1＋MV2 ①
系统动能定理 －μmgL＝mV12／2＋MV22／2－mV02／2 ②
由① ②得V1 、V2 ,则要求的时间为t＝（V0－V1）／μg .
二、在恒力作用下运动
如图所示,地面光滑,木板质量为M＝2kg,长为L＝1m,木块的质量为m＝1kg,与木板间的动摩擦因数为μ＝0．1,现对m加一水平外力F＝3N,试求m从M的左端滑到右端的时间.
对M、m受力情况的分析可知,它们都处于加速,且加速度分别为：
a1＝μmg／M a2＝（F－μmg）／m
设经过时间t木块到达右端,
则
【变】：原题中,若F作用一段时间撤去,但仍要求m滑到M的右端,则F的最少作用时间t?
分析可知,“最少作用时间”对应“m滑到M的右端时两者具有共同速度”
则设最少作用时间为t,最后的共同速度为V,在F作用时间里m的位移为S,
则取M、m组成的系统为对象 解得t＝／3s
总结：通过上面的讨论,在我们的教与学中得到如下启示：
1、一题多变,有助于培养学生思维的广阔性和创造性,有助于学生能力的培养.
2、“整体法、隔离法”是物理中常用的方法,它包括“对象”的整体、隔离和“过程”的整体、隔离,一般应“先整体后隔离”.
3、“动力学观点、能量观点、动量观点”是解决力学问题的三大工具,在实际解题中要能灵活选用,具体如下：
Ⅰ对恒力作用下的物体运动,三大工具均可用,但“能量观点、动量观点”可优先选用（一般不涉及时间时想到用动能定理,不涉及位移时想到用动量定理）.
Ⅱ 对变力作用下的物体运动,用“动力学观点”进行定性分析,用“能量观点动量观点”来求解.
Ⅲ 对“打击、碰撞、爆炸、反冲”作用时间短的一般用“能量观点,动量观点”.