物理
板块模型:
(一)有特殊外力例一.
μ1?0μ2?0
m
M
F
如图所示求若保证m与M一起运动,求F范围
由题可知Fmin?0,F有其最大值保证m与M不发生相对滑动,此时即有范围【质量分配:对此题,m与M一起运动,总的合外力为F,按照质量分配原则,
m
F】对m其所受合外力为Fm合?
M?m所以对m则有Fm合?F?f,且m与M恰好不发生相对滑动的条件是f?μ1mg据此可求出F的范围【变式1】
如果μ2?0,其他条件不变,求F范围
μ2(m?M)g。并且此时F的最小分析同上,只不过原来合力F改成了F合?F?
值并不为0,而是整体所受摩擦力μ2(m?M)g。仍然按照质量分配法则,m所受合外力变成了Fm合?
mmm
F合?(F?Fmin)?(F?μ2(m?M)g),再m?Mm?Mm?M对m利用Fm合?F?f,f?μ1mg,据此可求出F的范围【变式2】
如果F作用于M上,μ2?0,其他条件不变,求F范围开始分析同上,m所受合外力也为Fm合?所以其合外力Fm合?【变式3】
如果F作用于M上,μ2?0,其他条件不变,求F范围
开始分析同【变式1】,只不过最后m合外力Fm合?f,f?μ1mg能求出F范围,注意此时Fmin?μ2(m?M)g
m
F,但对于m其不再受F外力,M?m
m
F?f,再有f?μ1mg能求出F的范围M?m总结:①当整体,用力按质量分配原则写出木块的合力表达式
②通过m所受摩擦力小于等于μmg求得F范围③注意F的最小值什么时候取0什么时候不取例二.L
mM
μ2F
μ1如图所示,μ1,μ2?0,若m与M不能分开,求各自加速度多少?若m与M不能分开,则两个物体共加速度,此时研究整体。有(m?M)a?F合,F合?F?Fmin?F?μ2(m?M)g,即可求出加速度【变式1】
如果m与M能分开,求各自加速度多少?
若m与M能分开,则两物体加速度不相同,此时先研究m对m,有F?μ1mg?ma1对M,一般有两种方法第一种为分析受力法,第二种为反向添加ma法
①对如图所示M受地面给其摩擦力μ2(m?M)g向左,m对其摩擦力μ1mg向右,整体向右移动,则有Ma2?μ1mg?μ2(m?M)g,求出加速度。
加速度针对自身M,所受摩擦力指接触面以上的所有M+m
②【反向添加ma法:一般分析整体,假设整体向右以加速度a运动,相当于受一个向右的力ma,但不包含在受力分析中!。则反向添加一个相等的力F?ma,这个力是添加上去的需要包含在受力分析中,此时整体实际上是处于平衡状态,再去分析】
这道题,整体受向右的F,对m又有ma1向右的加速度,所以对整体反向添加ma1向左,整体还受摩擦力f?μ2(m?M)g
此时平衡状态有:F?Ma2?ma1?f,化简得Ma2?μ1mg?μ2(m?M)g,与第一种方法所得结果相同,可求出加速度。
【变式2】
如果F作用于M上其他条件不变,求各自加速度。
原理同上,只是合外力发生了变化,m不需要分析F,
【变式3】
问多久m才能从M上滑下
因为M与m做的是相对位移,如果分析麻烦,可作出v?t图像,画出m与M的图像,斜率是他们的加速度。两条直线所围成的面积即为m与M的相对位移即木板的长度,由图可直接求出时间。
【变式4】
若F作用于m一段时间后即撤离(m与M已经发生了相对滑动),求木板多长保证不滑下
无论有没有力F,M所受力只有地面摩擦力和m给其摩擦力,这两个力其实是不变的,即力撤回后M的加速度a2不变,在v?t图上撤去力F前后两段斜率不变。m所受力不再是F?μ再画出m的v?t图,m与M图像会交于一点,1mg而是μ1mg,此时之后两物体一起运动,两个线段所围成面积则是木板长度的最大值
总结:①能否一起动问题:F有最小值等于整体摩擦力,此时是M与m能一起运动而不发生相对滑动最小F;F有最大值,整体法按照力按质量分配原则求出m所受摩擦力f的表达式,用f小于等于μmg求出F的最大值
②求a,能一起动,按照整体法求出a;不能一起动,受力分析或者反向添加ma③没有思路时,画v-t图是个好方法。
(二)无特殊外力
μ1m
M
v0μ2无思路,直接画v?t图
【快速判断能否一起减速方法:
若μ上?μ;下,则能一起减速(包含关系)若μ上?μ下,则不能一起减速,分开各自减速。此方法同样适用于斜面上的情况】