人教版（2019）高中物理必修一新教材同步 第4章 专题强化　滑块—木板模型和传送带模型（教师版+学生版）

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专题强化　滑块—木板模型和传送带模型[学科素养与目标要求]科学思维：1.能正确运用牛顿运动定律处理滑块—木板模型问题.2.会对传送带上的物体进行受力分析，能正确解答传送带上的物体的运动问题．一、滑块—木板模型1．模型概述：叠放在一起的滑块与木板之间存在摩擦力,在其他外力作用下它们或者以相同的加速度运动,或者加速度不同,有的题目也可能没有外加的拉力或推力。但无论是哪种情况,受力分析和运动过程分析都是解题的关键。2．模型特点(1)本质上还是“摩擦带动”,一个物体有初速度或受牵引力,另一个物体被二者之间的摩擦力带动。(2)一个关键点是判断两物体能否一块(相对静止)加速或减速,其中靠摩擦力带动的物体加速度有限制,有最大值。加速度能否一致是判断两物体能否一块运动的关键。(3)两物体速度相等时摩擦力一般发生突变,从而物体的加速度发生变化。3．“滑块—木板”模型的基本关系4．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，则滑离木板的过程中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，滑离木板时滑块的位移和木板的位移大小之和等于木板的长度．5．解题方法(1)明确各物体初始状态(对地的运动和物体间的相对运动)，确定物体间的摩擦力方向．(2)分别隔离两物体进行受力分析，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)．(3)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，即每一个过程的末速度是下一个过程的初速度．例1 (2018·湘潭市模拟)如图1所示，物块A、木板B的质量均为m＝10 kg，不计A的大小，木板B长L＝3 m．开始时A、B均静止．现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动．已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0.3和μ2＝0.1，g取10 m/s2.图1(1)求物块A和木板B运动过程的加速度的大小；(2)若A刚好没有从B上滑下来，求A的初速度v0的大小．(1)“板”或“块”的运动一般涉及多个过程,各过程加速度一般不同,做好各阶段的受力分析,求出各阶段的加速度是解题关键。(2)画出两物体的v-t图像,能有效帮助分析和解决问题。(3)从相对运动的角度解题,往往能简化解题过程。针对训练1 　如图2所示，厚度不计的薄板A长l＝5 m，质量M＝5 kg，放在水平地面上．在A上距右端x＝3 m处放一物体B(大小不计)，其质量m＝2 kg，已知A、B间的动摩擦因数 μ1＝0.1，A与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2，原来系统静止．现在板的右端施加一大小恒定的水平向右的力F＝26 N，将A从B下抽出．g＝10 m/s2，求：图2(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；(3)B离开A时的速度的大小．二、传送带模型1．传送带的基本模型传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到其他地方,有水平传送带和倾斜传送带两种基本模型。2．分析思路3．传送带的基本类型传送带模型按放置方向分为水平传送带和倾斜传送带两种，如图3所示．图34．水平传送带(1)当传送带水平转动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化．(2)求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断．静摩擦力达到最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态；滑动摩擦力只存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度相同时，滑动摩擦力要发生突变(滑动摩擦力变为零或变为静摩擦力)．5．倾斜传送带(1)对于倾斜传送带，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与传送带倾角的关系．①若μ≥tan θ，且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀速运动；②若μv时,可能一直减速,也可能先减速后匀速(1)传送带较短时,物体一直减速到达左端;(2)传送带较长时,物体先向左运动,减速到零后再向右运动回到右端倾斜传送带(1)可能一直加速;(2)可能先加速后匀速(1)可能一直加速;(2)可能先加速后匀速;(3)可能先以a1加速后以a2加速