高中物理板块问题的处理思路
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高中物理板块问题的处理思路
作者：田素云
来源：《新课程·下旬》2018年第12期
板块问题是高中物理的重要题型，是学生难以解决的问题之一，也是高考的重点和难点。
通过对这类问题的学习有利于培养学生分析问题、运用知识解决问题的能力和发散思维能力。
解决这类问题的方法很多，下面就从动力学的角度谈谈这类问题的求解思路与技巧。
1.搞清两种位移关系
滑块由木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板同向运动，对地位移大小之差等
于板长；反向运动时，对地位移大小之和等于板长。
2.临界条件
要使滑块不从木板的末端掉下来的临界条件是滑块到达木板末端时的速度与木板的速度恰
好相等。
3.解题思路
（1）审清题意：求解时应先仔细审题，理解题意、用隔离法对每个物体进行受力情况分
析和运动情况分析。
（2）求加速度：根据牛顿第二定律准确求出各物体在各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）明确关系：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，求解时
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。
4.求解板块问题的方法技巧
（1）弄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。
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（3）速度相等是这类问题的临界点，此时往往意味着物体间的相对位移最大，物体的受
力和运动情况可能发生突变。
（4）难点：两者共速后能否相对静止的判断。
假设二者相对静止共同匀减速，用整体法求出共同运动的加速度a，再用隔离法求相互之
间的摩擦力f，与最大静摩擦力fm作比较得出结论（f≤fm假设成立，反之相对滑动）。
上例中的判断方法是假设二者相对静止共同匀减速，整体法求出共同运动的加速度a，再
隔离法求相互之间的摩擦力f，与最大静摩擦力fm作比较得出结论（f≤fm假设成立，反之相
对滑动）。也可以隔离求临界加速度am，通过比较am与a的大小从而得出结论（a≤am假设
成立，反之相对滑动）。
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新教材高中物理二轮复习精品 专题一 第3课时 动力学两类基本问题 板块模型和传送带模型中的动力学问题
3.(2021·江苏南京市、盐城市二模)如图7所示，电动传送带以恒定速度v0 ＝1.2 m/s顺时针运行，传送带与水平面的夹角α＝37°，现将质量m＝20
kg的箱子轻放到传送带底端，经过一段时间后，
箱子被送到h＝1.8 m的平台上.已知箱子与传送带
间的动摩擦因数μ＝0.85，不计其他损耗(g＝10 m/s2，
第3课时 动力学两类基本问题 板块模型和 传送带模型中的动力学问题
命题规律
1.命题角度：(1)动力学的两类基本问题； (2)板块模型中的动力学问题； (3)传送带模型中的动力学问题.
2.常考题型：计算题.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
高考题型1 动力学两类基本问题 高考题型2 板块模型中的动力学问题 高考题型3 传送带模型中的动力学问题 高考预测 专题强化练
⑪
由①②④⑤式知，aA＝aB；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A
的速度大的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时
间为t2，则由运动学公式，对木板有
v2＝v1－a2t2
⑫
对A有：v2＝－v1＋aAt2
⑬
在t2时间内，B(以及木板)相对地面移动的距离为
水平面内，二者之间用传送带相接.传送带向右匀速运动，其速度的大小
v可以由驱动系统根据需要设定.质量m＝10 kg的载物箱(可视为质点)，以
初速度v0＝5.0 m/s自左侧平台滑上传送带. 载物箱与传送带间的动摩擦因数μ＝0.10，
重力加速度取g＝10 m/s2.
(1)若v＝4.0 m/s，求载物箱通过传送带所需的时间；
速度最小，设为v1；当载物箱滑上传送带后一直做匀加速运动时，到达
右侧平台时的速度最大，设为v2，
利用假设法和图像法破解“板块模型”问题
第42卷第4期2021年Vol.42No.4(2021)物理教师PHYSICS TEACHER•复习与考试•利用假设法和图像法破解“板块模型”问题崔军（山东省桓台第一中学，山东淄博256400）摘要：板块模型问题是高中物理的重点和难点.利用假设法可以判断出木板和滑块达到共速后摩擦力的情况，从而突破问题的难点和易错点.利用图像法会将复杂的运动直观化，且方便计算，让问题顺利解决.关键词：板块模型；图像法；假设法木板和滑块组成的相互作用系统称为板块物理场景，该模型涉及静摩擦力、滑动摩擦力的转化、方向判断等静力学知识，解题时需要用到相互作用、能量和动量等观念的知识，该场景属于多研究对象的多物理过程问题，备受高考命题者的青睐•⑴利用假设法可以突破问题的难点和易错点，利用图像法会将抽象和复杂的问题直观化.化难为易，让问题顺利解决.板块模型问题可以分为两种情景：（1）木板和滑块初速度为0的情景；（2）木板和滑块的初速度不为零的情景.如图1所示，当木板和滑块初速度为零时，先通过假设法判断摩擦力的情况，即先假设两个物体保持共同的加速度运动，然后判断两者间的摩擦力是否能实现此运动.若能，两者间的摩擦力是静摩擦力；若不能，两者间的摩擦力为滑动摩擦力.当两者有相对运动时，两者间一定是滑动摩擦力，通过受力分析确定两者的运动情况.此类问题的易错点是当两者的速度相同或一者的速度减到零时，它们所受的摩擦力情况可能会发生突变，此时同样可用假设法判断摩擦力的情况.然后作出它们的图像，使物体的运动变得直观•另外借助图像可以清晰的判断速度相同或减为零时的位置，避免分析出错.接下来通过全国卷几道高考压轴题来详细分析.1木板和滑块初速度为0的情景例1.（2015年新课标II卷第25题）下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害.某地有一倾角为0=37°（sin37°=辛）的山坡C,上面有一质量为加的石板B,其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图2所示.假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为〃（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数妙减小为鲁，B、C间的动摩擦因数“2减小为0.5,A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，刃保持不变.已知A开始运动时，A离B下边缘的距离了/=27m,C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.取重力加速度大小g= 10m/s?.求：（1）在0〜2s时间内A和B加速度的大小；（2）A在B上总的运动时间.解析：（1）此题首先需要判断A、B是否有相对滑动，这个问题可以通过假设法来判断.假设A 和B以共同的加速度下滑，由牛顿第二定律2mgsin（9一2^z mgcos^=2ma共，得a*=2m/s2.对A分析得mgsin0—f=ma A,若f=[i x mgcos6时，可得A加速度的最小值—=3m/s2>a共.所以A 和B—定有相对滑动.对B受力分析得巾gsin0+ /zi mgcosd—2^2mgcos6=ma B,MW a B=l m/s2.（2）当B的上表面突然变为光滑时,A的加速度变为s=gsiM=6m/s2.对于B来说，满足2严mgcosQ—mgsind=map',得a B'=2m/s',方向沿斜面向上，即2S后B做匀减速运动.分别作出两者开始运动时的v-t图像，如图3所示.当B的图线87第42卷第4期2021 年Vol. 42 No. 4(2021)物 理 教师PHYSICS TEACHER与横轴相交时，需判断B 的受力是否发生突变.因为2^2 mgcos6>mgsin9,所以B 保持静止.但A 继续保持原来的加速度做匀加速直线运动，直到离开B 为止，如图4所示.则A 相对B 的位移等于图中3 部分阴影的面积之和，第1部分和第2部分的面积分别为 Si=yX4X2 = 4 m 和 S 2 =（4+12）=8 m,设第3部分所用时间为切则S —3 =1 s.所以址=4 s.图4点评：此题的第一个关键点是判断初始状态时两者的运动情况,先假设两者以共同速度下滑，求出它们的共同加速度，因A 的最小加速度大于共同加 速度，所以两者发生了共同滑动•第二个关键点是当B 的速度减为零时,B 将如何运动.因B 所受到的滑 动摩擦力大于其重力沿斜面方向的分力，所以B 将 保持静止.若明确这两个关键点，此题将迎刃而解. 另外，通过作出v-t 图像，使得A 和B 的运动情况 变得非常直观，计算过程也大大简化.2木板和滑块的初速度不为0的情景2- 1 一者静止，另一 个有初速度的情景例2. （2013年新 课标II 卷第25题）一长 木板在水平地面上运动'在t=0时刻将一相 对于地面静止的物块 轻放到木板上，以后木 板运动的v-t 图像如图5所示.己知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦.物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩 擦力，且物块始终在木板上.重力加速度大小g 取10 m/s?.求：（1）物块与木板间；木板与地面间的动摩擦因数.（2）从t = 0时刻到物块与木板均停止运 动时，物块相对于木板的位移的大小.解析：（1）因两者初始的速度不同，则它们会 发生相对滑动，设物块与木板间的动摩擦因数为pi,木板与地面间的动摩擦因数为“2,对物块来 说，“V"g = ma x ;对木板来说，“i/wg + 2fi 2mg = ma 2.图像中的拐点是木板运动状态变化的时刻， 即两者达到共同速度的时刻，所以物块的运动如 图6所示.从图中数据可得©=2 m/s 2和 8 m/s z .解得 “1 =0. 2 和出=0. 3.（2）当两者达到共同速度后，分别判断它们的 运动情况.假设两者能够以共同速度减速，则满足 2何m g = 2ma^ ,得a * = 3 m/s 2，而物块的最大加 速度等于© =2 m/s? Va * ,所以两者都做减速运 动且发生了相对滑动，运动图像如图7所示.对木 板分析 ^filing — //j mg = ma 2',得 a/= 4 m/s 2.则 它减速所用时间为0.75 s.当木板的速度减到0 时，因2眇加g>“i 加g ，则木板将保持静止不再运 动，木块继续减速直到停止.物块相对于木板的位 移的大小等于图中两个阴影面积质差，即S = yX点评：此题的第1个关键点是两者达到共同速 度后的运动情况，通过假设法得出两者会继续发生相对滑动,且物块所受摩擦力方向与之前相反.第2 个关键点是木板速度减到零后的运动情况，即图像 与横轴相交后将不再运动•最后借助作出的图像可 以比较方便的计算出两者的相对位移.2.2两者都有初速度的情景例3. （2015年新课标全国I 卷第25题）一长 木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物 块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离 为4. 5 m,如图8（a ）所示.t = 0时刻开始，小物块与 木板一起以共同速度向右运动，直至t=l s 时木 板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）.碰撞前后木板速 度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未88第42卷第4期2021 年Vol. 42 No. 4(2021)物 理教师PHYSICS TEACHER离开木板.已知碰撞后1 s 时间内小物块的a-t 图 线如图8(b)所示.木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g 取10 m/s 2.求：(1)木板与 地面间的动摩擦因数少及小物块与木板间的动 摩擦因数M ；(2)木板的最小长度；(3)木板右端 离墙壁的最终距离.(a) (b)图8解析：(1)两者共同向右减速过程中，满足“1 (M+m)g=(M+zn)a * 和工=01右 +*a ,解得“1=0. 1.与墙壁碰撞后，两者将发生相对滑 动，对小物块分析fi2mg = ma l ,由图像可得© =4 m/s 2，则 ju 2=0. 4.(2)与墙壁碰撞后，木板被原速反弹，两个物 体做相向的匀减速直线运动，当小物块的速度减 到零时，木板仍在向左运动，则小物块会收到向左 的摩擦力反向加速.当两者的速度相等时，判断它 们之后的运动情况.同样利用假设法.即假设两者 共同向左加速，加速度a * = l m/s 2.小物块加速度 的最大值©=4 m/s 2>ajt ,所以两者能共同向左 减速，运动图像如图9所示.设从木板反弹到两者 共速所用的时间为"则两者满足" +对于木板 p2»ig+“i (M+z72)g = Ma 2，得 <22 =y m/f,代入上式可得t = 1.5 s,共同速度u =-2 m/s 2.木板的长度等于图中阴影的面积，即2X2 = 6. 5 m.点评：此题的第一个关键点是小物块的速度 减到零后，因木板还在运动，所以小物块会反向加 速.第二个关键点是两者达到共同速度后，通过假 设法判断出它们将共同减速直到停止.2.3木板上有多个滑块的情景例4. (2017年新课标皿卷第25题)如图11所 示，两个滑块A 和B 的质量分别为mA ^l kg 和 皿=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为“1=0.5；木板的质量为w = 4 kg,与地面间的动摩擦因数为“2 = 0. 1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小 均为5=3 m/s.A 、B 相遇时,A 与木板恰好相对静 止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度 大小g=10 m/s 2.求：(1) B 与木板相对静止时，木 板的速度；(2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离.BA图11解析：(1)因初 始A 、B 与木板有相对 运动，则它们所受的 摩擦力方向比较容易 确定.由牛顿第二定律，对A 、B 来说，加速 度 ai =“ig = 5 m/s 2, 对木板满足— ^m A g 一 “2(勿人 +m B -\-Tn)g~maz ，得 <22 = 2. 5 m/s 2.当 v 0 — 5 “ = a 2t ｝时，得山=0. 4 s 和s=l m/s,如图12所示.(2)当B 和木板 达到共同速度时，利 用假设法判断两者的 运动情况，假设两者 共同减速，则“2(»2a +g + fj^m A g = (m B +m)a 3,得 a 3 =y m/s 2,因 a3 Vai =5 m/s?,可得两者将共同减速.当满足fi ~a 3t2 = ~vi +ai«2时，三者达(3)两者共同减速的加速度大小a 共=1 m/s 2, 所用时间/ = 2 s.木板右端离墙壁的最终距离等于图10中阴影的面积.即S 2=y(2 + 4)X1.5 + jX到共同速度，得«2 =0. 3 s 和s=0. 5 m/s.此后的运动情况同样利用假设法来判断，若三者共同向 右减速，加速度a< = “2g=l m/s 2，因a 4 <ai =89第42卷第4期2021 年Vol. 42 No. 4(2021)物 理 教师PHYSICS TEACHER5 m/s?,可得三者将共同减速.由题意，此时A 和 B 恰好相遇，则A 、B 开始运动时，两者之间的距离为图中阴影的面积如图13所示，可得S=*（2 +6）X0. 4 +jX 2X0. 3 = 1. 9 m.点评：木板上有多个滑块的问题与一个滑块的处理方法是一样的，当木板与其中一个滑块达到共同速度后，通过假设法可以判断两者之后的 运动情况.当木板和其中一个滑块保持共同速度 运动时，“三体”问题又变成了“两体”问题，即前面讨论的情景.综上分析，对于板块模型问题总结如下:（1）首先需要根据初始条件，判断木板和滑块的受（上接第86页）综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培 力也趋于恒定值.金属框的速度始终大于导体棒 MN 的速度，因此导体棒到金属框力边的距离也会一直增大.所以答案为（B ）、（C ）.从近三年的高考物理题来看，考题的物理情景 都是结合电磁感应现象的几类经典情况，综合考察 学生对法拉第电磁感应定律的理解和运用.人教版 教材中对法拉第电磁感应定律的描述为：闭合电路 中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比•⑵用公式可表示为:感应电动势E= △©/4.物理教师们可以借助教学仪器或自制教具, 对该定律进行定量探索实验.口⑷下面我们来简单回顾和探讨一下法拉第电磁感应定律所对应的几 种常见情况•在奥斯特发现电流的磁效应后,法拉第 终于在1831年通过一系列实验发现了电磁感应现象，其实验可以归纳为以下3种情况（如图4）.（a ）实验I ,拉着线圈向右移动 （b ）实验II ，磁场向左移动（C ）实验HI 线BI 利磁场静止不动，改变磁场强度图4电磁感应的3种典型实验从这3种实验中，很容易看岀实验I 中线圈 切割磁感线的运动产生动生电动势，而实验UI 中力情况.（2）然后根据受力情况分析其运动情况，并作出它们的a-t 图像.（3）当两者速度相等或一者速度减到零,需要重新判断摩擦力的情况.因为最有 可能突变也是最为隐蔽的力就是摩擦力.⑵（4）根 据新的受力情况分析两者的运动情况，并作出它们的u-Z 图像.尽管这类题目比较复杂，只要充分利 用初始条件,抓住问题的关键点和易错点，借助合理 的解题方法，定能有效破解此类问题.参考文献：1邵壮，王国华.相互作用之板块物理场景分析[J].物理教师,2014,35（04） ：86-88.2林东槟.“滑块一一木板”模型全攻略[J].物理教学，2019,41（03）=23-26.（收稿日期：2020-06-29）磁场变化对应感应电动势.对于实验n ，可能有同学或老师会简单地认为实验u 本质上只不过是和实验I 中的一样，是线圈和磁场的相对运动产生 了电动势.但是大家要注意到，狭义相对论于1905 年才由爱因斯坦首次提出，在这之前人们根本不 会用相对论来联系这两种实验.对于和磁场保持 静止的参照系，观察者会认为线圈切割磁感线运 动产生动生电动势；而对于和线圈保持静止的参 照系，观察者会认为线圈不动，是变化的磁场引起 了感应电动势.尽管在不同参照系所产生的两种物理解释大为不同，但是它们都可以用法拉第电 磁感应定律的公式来描述■事实上，正是在对这个问题的深入思考上，爱因斯坦才由此提出了狭义 相对论.⑷他认为一切物理规律（包括电磁规律）在所有的惯性参考系中都是相同的.把感应电动 势分为动生电动势和感生电动势只有一定程度的 相对意义，⑷即在某一个参考系中的动生电动势也有可能在另外一个参考系中是感生电动势.参考文献：1教育部考试中心.普通高等学校招生全国统一考试大纲[M].北京：高等教育出版社，201&2普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-2）[M].北京：人民教育出版社,2010.3戴万赛.3个电磁感应演示实验的改进[:J].物理教师，2016（7）: 46-49.4罗慧.定量探究“法拉第电磁感应定律”实验的改进[J].物理教师,2018（10）： 59-61.5 David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics（4th Edition ） [M]. Pearson, 2012 : 502 — 504.6赵凯华，陈熙谋.新概念物理教程电磁学（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.（收稿日期：2020 — 07 — 03）90。
高中物理人教版 必修第一册教案讲义：拓展课-传送带模型和板块模型
拓展课传送带模型和板块模型（答案在最后）目标要求1.会对传送带上的物体进行受力分析，掌握传送带模型的一般分析方法．2．能正确解答传送带上的物体的运动问题．3．建立板块模型的分析方法．4．能运用牛顿运动定律处理板块问题．拓展1传送带模型【归纳】1．基本类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去，有水平传送带和倾斜传送带两种基本模型．2．分析流程3．注意问题求解的关键在于根据物体和传送带之间的相对运动情况，确定摩擦力的大小和方向．当物体的速度与传送带的速度相同时，物体所受的摩擦力有可能发生突变．【典例】例 1 传送带是现代生产、生活中广泛应用的运送货物的运输工具，其大量应用于工厂、车站、机场、地铁站等．如图，地铁一号线的某地铁站内有一条水平匀速运行的行李运输传送带，假设传送带匀速运动的速度大小为v，且传送带足够长．某乘客将一个质量为m的行李箱轻轻地放在传送带一端，行李箱与传送带间的动摩擦因数为μ.当行李箱的速度与传送带的速度刚好相等时，地铁站突然停电，假设传送带在制动力的作用下立即停止运动，求行李箱在传送带上运动的总时间．例 2 某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝37°，传送带两端A、B之间的长度L＝11 m，传送带以v＝2 m/s的恒定速度向上运动．在传送带底端A轻轻放上一质量m＝2 kg的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝0.8.，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求货物从A端运送到B端所需的时间．(取g＝10ms2例 3 如图所示，传送带与水平地面间的倾角为θ＝37°，从A端到B端长度为s＝16 m，传送带在电机带动下始终以v＝10 m/s的速度逆时针运动，在传送带上A端由静止释放一个质量为m＝0.5 kg的可视为质点的小物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5，假设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相同，g取10m，sin 37°＝0.6，求：小物体从A到B所用的s2时间．总结提升倾斜传送带向下传送物体，当物体加速运动与传送带速度相等时：(1)若μ≥tan θ，物体随传送带一起匀速运动；(2)若μ<tan θ，物体不能与传送带保持相对静止，物体将以较小的加速度a＝g sin θ－μg cos θ继续做加速运动．拓展2板块模型【归纳】滑块—木板类(简称板块模型)问题涉及两个或多个物体，并且物体间存在相对滑动，属于多物体多过程问题，知识综合性较强，对能力要求较高．1．解题方法技巧(1)分析题中滑块、木板的受力情况．(2)画好运动草图，找出位移、速度、时间等物理量间的关系．(3)知道每一过程的末速度是下一过程的初速度．(4)两者发生相对滑动的条件：①摩擦力表现为滑动摩擦力；②二者加速度不相等．2．常见的两种位移关系(1)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．(2)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．注意摩擦力的突变当滑块与木板速度相同时，二者之间的摩擦力通常会发生突变，由滑动摩擦力变为静摩擦力或者消失，或者摩擦力方向发生变化，速度相同是摩擦力突变的一个临界条件．【典例】例 4 长为1.0 m的长木板B静止放在水平冰面上，小物块A以某一初速度从长木板B 的左端冲上长木板B，直到A、B的速度达到相同，大小为v′＝0.4 m/s.再经过t0＝0.4 s的时间A、B一起在水平冰面上滑行了一段距离后停在冰面上．若小物块A可视为质点，它与长木板B的质量相同，A、B间的动摩擦因数μ1＝0.25.(g取10 m/s2)求：(1)长木板与冰面间的动摩擦因数；(2)小物块相对长木板滑行的距离．教你解决问题读题提取信息→ 画运动示意图例5 如图，一平板车以某一速度v0＝5 m/s匀速行驶，某时刻一货箱(可视为质点)无初m，货箱放入车上的同时，平板车开速度地放置于平板车上，货箱离车后端的距离为l＝316始刹车，刹车过程可视为做加速度a＝3 m/s2的匀减速直线运动．已知货箱与平板车之间的.求：摩擦因数为μ＝0.2，g＝10ms2(1)货箱放上平板车时加速度的大小和方向；(2)货箱做匀加速直线运动，平板车做匀减速直线运动，求出速度相等时两者的位移，判断货箱是否从车后端掉下来．例 6 (多选)如图所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置质量为m 的小滑块．木板受到水平拉力F作用时，用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图所示，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是()A．小滑块的质量m＝2 kgB．小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.2C．当水平拉力F增大时，小滑块的加速度一定增大D．当水平拉力F＝7 N时，长木板的加速度大小为3 m/s2拓展课八传送带模型和板块模型拓展1[例1] 解析：行李箱所受的合外力等于滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有μmg ＝ma ，解得a ＝μg .经过一段时间t 1，行李箱和传送带刚好速度相等，则t 1＝vμg ；停电后，行李箱的加速度大小也是μg ，则减速时间t 2＝v μg，故行李箱在传送带上运动的总时间为t ＝t 1＋t 2＝2vμg.答案：2vμg[例2] 解析：货物放在传送带上，开始相对传送带向下运动，故所受滑动摩擦力的方向沿传送带向上．货物由静止开始做初速度为0的匀加速直线运动．以货物为研究对象，由牛顿第二定律得μmg cos 37°－mg sin 37°＝ma解得a ＝0.4 m/s 2货物匀加速直线运动的时间t 1＝va ＝5 s货物匀加速直线运动的位移x 1＝12at 12＝5 m<L ＝11 m经计算μmg cos 37°>mg sin 37°故此后货物随传送带一起向上做匀速运动，运动的位移x 2＝L －x 1＝6 m 匀速运动的时间t 2＝x2v ＝3 s货物从A 到B 所需的时间t ＝t 1＋t 2＝8 s. 答案：8 s[例3] 解析：开始时，物体相对传送带沿斜面向上滑，所以摩擦力的方向沿斜面向下，由牛顿第二定律，有a 1＝mg sin 37°+μmg cos 37°m ＝10 m/s 2当物体与传送带共速时，物体的位移x 1＝v 2−02a 1＝5 m ，经历的时间t 1＝va 1＝1 s则此时距离B 端的距离x 2＝s －x 1＝11 m又因为mg sin 37°>μmg cos 37°则物体与传送带不能保持相对静止，此后物体的加速度 a 2＝mg sin 37°−μmg cos 37°m＝2 m/s 2根据位移与时间关系有x 2＝vt 2+12at 22代入数据解得t 2＝1 s总耗时为t ＝t 1＋t 2＝2 s ，故物体从A 端运动到B 端需要的时间为2 s. 答案：2 s 拓展2[例4] 解析：(1)设长木板与冰面间的动摩擦因数为μ2，A 、B 一起运动时，根据牛顿第二定律有：2μ2mg ＝2ma又知v ′＝at 0 解得μ2＝0.1.(2)共速前，对A 有：加速度大小a 1＝μ1g ＝2.5 m/s 2 对B 有：μ1mg －μ2×2mg ＝ma 2， 加速度大小a 2＝0.5 m/s 2则知相对运动的时间t ＝v ′a 2＝0.8 s小物块A 的初速度v 0＝v ′＋a 1t ＝2.4 m/s 则相对位移Δx ＝v 0t －12a 1t 2－12a 2t 2代入数据解得：Δx ＝0.96 m. 答案：(1)0.1 (2)0.96 m[例5] 解析：(1)货箱：μmg ＝ma 1，得a 1＝2.0 m/s 2，方向向前． (2)假设货箱能与平板车达到共速，则箱：v ＝a 1t ，车：v ＝v 0－a 2t ，得：t ＝1.0 s ， 箱：s 1＝0+v 2t ＝1 m ，对平板车：s 2＝v 0t －12a 2t 2＝5×1－12×3×1 m ＝3.5 m.此时，货箱相对车向后移动了Δx ＝s 2－s 1＝2.5 m<316 m ，故货箱不会掉下．答案：(1)2 m/s 2，向前 (2)不会 [例6] 解析：由图乙可得，当拉力等于6 N 时，小滑块和长木板刚好要发生相对滑动，以M 、m 为整体，根据牛顿第二定律可得F ＝(M ＋m )a以m 为对象，根据牛顿第二定律可得μmg ＝ma 其中F ＝6 N ，a ＝2 m/s 2联立解得m ＋M ＝3 kg ，μ＝0.2当拉力大于6 N 时，长木板的加速度为a ＝F−μmg M＝F M −μmg M可知a F 图像的斜率为k ＝1M ＝2−06−4kg －1＝1 kg －1联立解得M ＝1 kg ，m ＝2 kg ，故A 、B 正确；当水平拉力大于6 N 时，长木板与小滑块已经发生相对滑动，此后F 增大，小滑块的加速度也不再增大，而是保持不变，故C 错误；当水平拉力F ＝7 N 时，长木板的加速度大小为a ＝F−μmg M＝7−0.2×2×101m/s 2＝3 m/s 2，故D 正确；故选ABD.答案：ABD。
板块模型分分类,解题策略排排站
56｛高考高参｝板块模型是高中物理的经典模型，它主要涉及高中物理的核心内容，如牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、动能定理、能量守恒定律、运动图像、动量定理与动量守恒定律等。
板块模型的研究对象一般有多个，并结合多个运动过程，能够有效地考查学生的综合素养，具有良好的区分度。
板块模型是高考中的热点，并且常常以大型计算题出现，是同学们在复习时必须多加留意的重难点。
下面笔者通过对典型例题的剖析，总结出这类模型的特点及解题策略，以期对同学们的复习有所助益。
一、水平面上的板块模型问题【例1】如图1所示，质量M =1 kg 的木板A 静止在水平地面上，在木板的左端放置一个质量m =1 kg 的铁块B （大小可忽略），铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3，木板的长L =1 m ，用F =5 N 的水平恒力作用在铁块上，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2。
图1（1）若地面光滑，用计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动。
（2）若木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，求铁块运动到木板右端所用的时间。
【答案】（1）不发生相对滑动 （2s【解析】（1）A 、B 之间的最大静摩擦力为μ1mg =0.3× 1×10=3(N)。
假设A 、B 之间不发生相对滑动，则对A 、B整体有：F =(M +m )a ，对B 有：f AB =ma ，解得：f AB =2.5 N 。
因为f AB <μ1mg ，故假设成立，即A 、B 之间不发生相对滑动。
（2）A 、B 之间发生相对滑动，则对B 有：F -μ1mg =ma B ，对A 有：μ1mg -μ2(M +m )g =Ma A 据题x B -x A =L ，x A =1—2a A t 2，x B=1—2a B t 2。
由此可解得：t =s 。
【感悟提升】判断板块之间能否发生相对滑动时，可采用“假设法”。
假设不发生相对滑动，由整体法求出加速度，然后再由隔离法求出此时的摩擦力大小，与所能够提供的最大静摩擦力进行比较：若小于最大静摩擦力，则假设成立，不发生相对滑动；反之，则发生相对滑动。
高中物理牛顿板块教案模型
高中物理牛顿板块教案模型学科：物理年级：高中一、教学目标1. 了解牛顿板块的定义和原理。
2. 掌握如何使用牛顿板块进行力的测量。
3. 能够使用牛顿板块解决实际问题。
二、教学重点1. 牛顿板块的概念和原理。
2. 牛顿板块的使用方法。
3. 牛顿板块在实际问题中的应用。
三、教学难点1. 掌握牛顿板块的使用方法。
2. 能够正确应用牛顿板块解决实际问题。
四、教学准备1. 牛顿板块。
2. 不同重量的物品。
3. 笔记本和笔。
五、教学过程1. 导入：通过介绍牛顿板块在力学中的作用，引导学生了解牛顿板块的概念和用途。
2. 讲解：详细介绍牛顿板块的原理和使用方法，包括如何选择合适的牛顿板块、如何悬挂物品、如何记录测量数据等。
3. 演示：教师进行实际操作演示，展示如何使用牛顿板块进行力的测量，并让学生观察记录。
4. 练习：让学生分组进行练习，使用牛顿板块进行力的测量，并记录数据。
教师巡回指导，帮助学生解决问题。
5. 讲解：根据学生的操作情况和反馈，加强讲解牛顿板块的使用方法，强调注意事项和常见错误。
6. 应用：让学生结合实际问题，使用牛顿板块解决力的计算和应用问题，巩固所学知识。
7. 总结：对本节课内容进行总结，强调牛顿板块在物理学中的重要性，并鼓励学生多加练习，提高实践能力。
六、板块反思1. 本节课的教学内容和学习目标对学生是否具有挑战性和吸引力？2. 学生对牛顿板块的理解和运用能力有哪些不足之处，需要何种指导和帮助？3. 如何让学生更好地理解和掌握牛顿板块的原理和使用方法，促进他们的学习兴趣和探究欲？七、教学延伸1. 鼓励学生自主探索使用牛顿板块进行其他实验和应用。
2. 引导学生对牛顿板块的原理进行更深入的探索和理解，扩展其在物理学中的应用范围。
八、作业布置1. 完成牛顿板块相关的练习题。
2. 设计一个实验，利用牛顿板块进行力的测量，并写出实验报告。
九、教学反馈1. 收集学生完成作业情况和学习反馈，及时地对学生的学习进展和困难进行分析和指导。
板块模型
板块模型整体分析：板块模型是高中物理中一个很经典的物理模型，该模型是动量守恒定律应用的典范，板和块借助于相互之间的摩擦力而发生作用，引起速度、位移、加速度、能量等一系列物理量的变化，因此也成为一类很重要的综合问题。
解决此类问题的关键，就是要明确板和块之间的位移关系，抓住系统动量守恒的特征，配合能量守恒、功能关系、摩擦力与最大静摩擦力的知识。
典型习题1.一质量为M 的长木板，静止在光滑水平桌面上。
一质量为m 的小滑块以水平速度v 0从长上木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。
滑块刚离开木板时的速度为v 0/3.若把此木板固定在水平桌面上，其它条件相同，求滑块离开木板时的速度v.2.如右图所示，光滑的曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车的上表面相平，质量为m 的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑上平板小车，使得小车在光滑水平面上滑动。
已知小滑块从光滑轨道上高度为H 的位置由静止开始滑下，最终停到板面上的Q 点。
平板小车的质量为2m ，若用g 表示本地的重力加速度大小，求：⑴小滑块到达轨道底端时的速度是多大？⑵小滑块滑上小车后，平板小车可达到的最大速度是多少？⑶在该过程中，系统产生的总热量是多少？3、如图所示，长2m ，质量为1kg 的木板静止在光滑水平面上，一木块质量也为1kg （可视为质点），与木板之间的动摩擦因数为0.2。
要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落，则木块初速度的最大值为（ ）A ．1m/sB ．2 m/sC ．3 m/sD ．4 m/s4.如图所示，质量为M 的木板长为L ，木板的两个端点分别为A 、B ，中点为O ，木板置于光滑的水平面上并以v 0的水平初速度向右运动。
若把质量为m 的小木块（可视为质点）置于木板的B 端，小木块的初速度为零，最终小木块随木板一起运动。
小木块与木板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g 。
求： （1）小木块与木板相对静止时，木板运动的速度；（2）小木块与木板间的动摩擦因数μ的取值在什么范围内，才能使木块最终相对于木板静止时位于OA 之间。
高中物理_专题复习：板块模型教学设计学情分析教材分析课后反思
专题复习：《板块模型》教学设计学习目标：1、知识与技能：（1）掌握板块问题的主要题型及特点，强化受力分析和运动过程分析.（2）能正确运用动力学和运动学知识抓住运动状态转化时的临界条件，解决滑块在滑板上的共速问题和相对位移问题.2、过程与方法：通过对滑板—滑块类问题的探究，熟练掌握整体法和隔离法的应用，同时学会根据试题中的已知量或隐含已知量能恰当地选择解决问题的最佳途径和最简捷的方法.3、情感态度与价值观：通过本节课的学习，增强学好物理的信心，其实高考的难点是由一个个小知识点组合而成的，只要各个击破，高考并不难。
学习重点、难点动力学和运动学知识在板块模型中的综合运用导入：建立物理模型是高中物理研究问题的一种方法，在前面的复习过程中，我们遇到过哪些物理模型，比如，传送带模型、板块模型、绳杆模型，斜面模型、平抛模型、人船模型等等，其中板块模型是近几年高考的一个热点，特别是全国新课标2013年，2015年均以压轴题的形式出现，这一点足以引起我们的重视。
1、高考考情分析：板块类问题，涉及考点多，情境丰富、设问灵活、解法多样、思维量高等特点2、2019年考试说明(原文)主题内容要求相互作用与牛顿运动定律牛顿运动定律及其应用II机械能动能和动能定理IIII碰撞与动量守恒动量定理、动量守恒定律及其应用3、易错点分析（1）不清楚物块、木板的受力情况,求不出各自的加速度；（2）画不好运动草图，找不出位移、速度、时间等物理量间的关系；（3）不清楚物体间发生相对运动的条件。
教师总结:板块模型中我们要做好两个分析一是受力分析、二是运动过程的分析，解决好两个问题一是共速问题，二是相对位移问题。
动力学和运动学的综合运用是本节课的重点。
教学过程：【典例分析】例1：如图所示，一质量为m=2kg初速度为6m/s的小滑块A（可视为质点），向右滑上一质量为M=4kg的静止在光滑水平面上足够长的滑板B，A、B间动摩擦因数为μ=0.2求：(1) 经过多长时间滑块A和滑板B相对静止，相对静止时的速度是多少?（2）二者相对静止时的位移分别是多少？问题：除了利用牛顿定律和运动学，还有没有其他解题方法方法?教师总结:板块模型属于动力学问题，动力学问题的处理方法都具有异曲同工之处，那就是:（1）先进行受力分析，解决动力学问题受力分析是必须的，没有受力分析根本解决不了动力学问题，由于板块模型往往是由两个或两个以上的物体构成，因此受力分析时，就要整体法、隔离法交替使用。
高中物理压轴题：用力学三大观点处理多过程问题(解析版)
压轴题用力学三大观点处理多过程问题1.用力学三大观点(动力学观点、能量观点和动量观点)处理多过程问题在高考物理中占据核心地位，是检验学生物理思维能力和综合运用知识解决实际问题能力的重要标准。
2.在命题方式上，高考通常会通过设计包含多个物理过程、涉及多个力学观点的复杂问题来考查学生的综合能力。
这些问题可能涉及物体的运动状态变化、能量转换和守恒、动量变化等多个方面，要求考生能够灵活运用力学三大观点进行分析和解答。
3.备考时，学生应首先深入理解力学三大观点的基本原理和应用方法，掌握相关的物理公式和定理。
其次，要通过大量的练习来提高自己分析和解决问题的能力，特别是要注重对多过程问题的训练，学会将复杂问题分解为多个简单过程进行分析和处理。
考向一：三大观点及相互联系考向二：三大观点的选用原则力学中首先考虑使用两个守恒定律。
从两个守恒定律的表达式看出多项都是状态量(如速度、位置)，所以守恒定律能解决状态问题，不能解决过程(如位移x，时间t)问题，不能解决力(F)的问题。
(1)若是多个物体组成的系统，优先考虑使用两个守恒定律。
(2)若物体(或系统)涉及速度和时间，应考虑使用动量定理。
(3)若物体(或系统)涉及位移和时间，且受到恒力作用，应考虑使用牛顿运动定律。
(4)若物体(或系统)涉及位移和速度，应考虑使用动能定理，系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程，动能定理解决曲线运动和变加速运动特别方便。
考向三：用三大观点的解物理题要掌握的科学思维方法1．多体问题--要正确选取研究对象，善于寻找相互联系选取研究对象和寻找相互联系是求解多体问题的两个关键。
选取研究对象后需根据不同的条件采用隔离法，即把研究对象从其所在的系统中抽离出来进行研究；或采用整体法，即把几个研究对象组成的系统作为整体进行研究；或将隔离法与整体法交叉使用。
通常，符合守恒定律的系统或各部分运动状态相同的系统，宜采用整体法；在需讨论系统各部分间的相互作用时，宜采用隔离法；对于各部分运动状态不同的系统，应慎用整体法。
高中物理-专题3.20 滑块板块问题(能力篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练第三部分 牛顿运动定律专题3.20滑块板块问题（能力篇）一．选择题1.如图所示，长木板静止于光滑水平地面，滑块叠放在木板右端，现对木板施加水平恒力，使它们向右运动．当滑块与木板分离时，滑块相对地面的位移为x 、速度为v .若只减小滑块质量，重新拉动木板，滑块与木板分离时( )A ．x 变小，v 变小B ．x 变大，v 变大C ．x 变小，v 变大D ．x 变大，v 变小【参考答案】A【名师解析】长木板和滑块做初速度为0的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得滑块的加速度a 1＝μg ，长木板加速度a 2＝F －μmg M ，由运动学公式可得滑块与木板分离时，滑块相对地面的位移为x ＝12a 1t 2，滑块相对长木板的位移为L ＝12a 2t 2－12a 1t 2，滑块相对地面的速度v ＝a 1t ，若只减小滑块质量，再次拉动木板，根据牛顿第二定律得滑块的加速度a 1＝μg 不变，长木板加速度a 2＝F －μmg M变大，由滑块相对长木板的位移为L ＝12a 2t 2－12a 1t 2可得运动时间变小，滑块相对地面的位移为x ＝12a 1t 2变小，滑块相对地面的速度为v ＝a 1t 变小，故A 正确，B 、C 、D 错误．2. （2016福建名校联考）如图3所示，质量为m 的木块P 在质量为M 的长木板ab 上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态．若长木板ab 与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P 与长木板ab 间的动摩擦因数为μ2，则长木板ab 受到地面的摩擦力大小为 ( )A ．μ1MgB ．μ1(m ＋M )gC ．μ2mgD ．μ1Mg ＋μ2mg【参照答案】 C【名师解析】质量为m 的木块P 在质量为M 的长木板ab 上滑行，M 对m 的摩擦力等于μ2mg ，由牛顿第三定律可知，m 对M 的摩擦力大小等于μ2mg 。
对M 由平衡条件可得长木板ab 受到地面的摩擦力大小为μ2mg 。
高中物理动量板块模型教案
高中物理动量板块模型教案一、教学目标1. 掌握动量的概念和计算方法。
2. 理解动量守恒定律的基本原理。
3. 能够应用动量守恒定律解决相关问题。
4. 发展学生的观察、实验、推理等能力。
二、教学重点与难点重点：动量的概念和计算方法，动量守恒定律的理解与应用。
难点：动量守恒定律的应用解题。
三、教学内容1. 动量的概念和计算方法。
2. 动量守恒定律的基本原理。
3. 动量守恒定律在碰撞问题中的应用。
四、教学准备1. 实验器材：空气轨道、小球、杠杆等。
2. 实验材料：相关实验教材。
3. 多媒体设备：电脑、投影仪等。
五、教学步骤1. 导入：通过实验展示动量的概念，引出动量的定义和计算方法。
2. 讲解：介绍动量守恒定律的基本原理，引导学生理解动量守恒定律的意义。
3. 演示：通过碰撞实验演示动量守恒定律的应用，引导学生掌握动量守恒定律的解题方法。
4. 练习：组织学生进行相关练习，巩固所学知识。
5. 总结：对本节课的重点内容进行总结和归纳，澄清学生疑惑。
6. 作业：布置相关作业，包括课后习题和实验报告。
六、教学辅助手段1. 实验演示。
2. 多媒体教学。
3. 实物模型和图表展示。
七、教学评价1. 学生表现：通过课堂练习和作业检测学生对动量的掌握程度。
2. 教学效果：通过考试、实验报告等多种形式评价学生对动量板块的学习效果。
八、教学反思1. 教学方法：结合实验演示和理论讲解，加深学生对动量板块的理解。
2. 教学内容：灵活运用多种教学手段，使学生更易理解和掌握动量板块内容。