高考物理 滑块问题与力学综合题解题方法课件

1、力学规律综合应用力学规律综合应用滑块类问题探究滑块类问题探究学习目标：学习目标：1 1、复习：掌握解决力学问题的基本思路。、复习：掌握解决力学问题的基本思路。2 2、正确进行、正确进行受力分析和过程分析受力分析和过程分析，学会学会分解多分解多 过程过程运动，选择适当物理规律运动，选择适当物理规律。3 3、学会用相应、学会用相应数学方法解决物理综合问题数学方法解决物理综合问题 问题问题1：如图所示，质量为如图所示，质量为m的小物块以水平速度的小物块以水平速度v0滑上滑上原来静止在光滑水平面上质量为原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物块与小车的小车上，物块与小车间的动摩擦因数为间的动摩擦因数

2、为，小车足够长。求：（列表达式即可），小车足够长。求：（列表达式即可）（1）求）求m、M的加速度的加速度（2）小物块相对小车静止时的速度；）小物块相对小车静止时的速度；（3）滑块与小车相对静止所经历的时间；）滑块与小车相对静止所经历的时间；（4）到相对小车静止时，小车对地面通过的位移；）到相对小车静止时，小车对地面通过的位移；（5）系统产生热量；（）系统产生热量；（6）物块相对小车滑行距离）物块相对小车滑行距离S相相 一、力学方法回顾一、力学方法回顾v v0 0m mM MV Vs s1 1s s2 2S S相相 如图所示，一质量为如图所示，一质量为M M、长为、长为L L的长方形木板的长方形

3、木板B B放在光放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为滑的水平地面上，在其右端放一质量为m m的小木块的小木块A A，m mM M. . 现以地面为参照系，给现以地面为参照系，给A A和和B B以大小相等、方向相以大小相等、方向相反的初速度，使反的初速度，使A A开始向左运动，开始向左运动，B B开始向右运动，但开始向右运动，但最最后后A A刚好没有滑离刚好没有滑离B B板板。（。（1 1）若已知）若已知A A和和B B的初速度大小的初速度大小为为v v0 0，求它们最后的速度大小和方向，求它们最后的速度大小和方向. .（2 2）若初速度的大小未知，求小木块）若初速度的大小未知，求小木块A

4、A向左运动到达的向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离最远处（从地面上看）离出发点的距离. .例例1.1.v v0 0v v0 0B BA A解：方法解：方法1 1、用牛顿第二定律用牛顿第二定律和运动学公式求解。和运动学公式求解。v v0 0v v0 0B BA AL L1 1L L2 2L L0 0二、滑块在木板上运动类二、滑块在木板上运动类解：方法解：方法2 2、用能量守恒定律和动量守恒定律求解用能量守恒定律和动量守恒定律求解A A刚好没有滑离刚好没有滑离B B板板, , 表示当表示当A A滑到滑到B B板的最左端时板的最左端时, , A A、B B具有相同的速度，设此速度为具有

5、相同的速度，设此速度为v v， A A和和B B的初速度的大的初速度的大小为小为v v0 0，则据动量守恒定律可得：，则据动量守恒定律可得：MvMv0 0mvmv0 0= =（M M+ +m m）v v解得：解得：0vmMmMv 方向向右方向向右对系统的全过程，由能量守恒定律得：对系统的全过程，由能量守恒定律得：2202121v )mM(v )mM(fLQ 对于对于A A由动能定理由动能定理20121mvfL 由上述二式联立求得由上述二式联立求得LMmML41 v v0 0v v0 0B BA AL L1 1L L2 2L L0 0V点评：动能定理与动量守恒定律、能量守恒定律，只研究点评：动能

6、定理与动量守恒定律、能量守恒定律，只研究一个物理过程的始末两个状态，与中间过程无关，对于中一个物理过程的始末两个状态，与中间过程无关，对于中间过程复杂的问题，特别是变力问题，就显示出比牛顿定间过程复杂的问题，特别是变力问题，就显示出比牛顿定律的无比优越性。律的无比优越性。变式变式1 1、如图所示，质量为如图所示，质量为M=2kgM=2kg的小车左端放一质量为的小车左端放一质量为m=1kgm=1kg的物体的物体. .物体与小车之间的摩擦系数为物体与小车之间的摩擦系数为=0.5=0.5，（MmMm）现在小车与物体以速度）现在小车与物体以速度v v0 0=6m/s=6m/s在水平光滑地面在水平光滑地

7、面上一起向右匀速运动上一起向右匀速运动. .当小车与竖直墙壁发生弹性碰撞当小车与竖直墙壁发生弹性碰撞后，物体在小车上向右滑移一段距离后一起向左运动，后，物体在小车上向右滑移一段距离后一起向左运动，求物体相对小车滑行的最大距离求物体相对小车滑行的最大距离. .M Mm mv v0 0解：解：小车碰墙后速度反向，由动量守恒定律小车碰墙后速度反向，由动量守恒定律M Mm mv v0 0v v0 0（M+mM+m）V= V= （M-mM-m）v v0 0最后速度为最后速度为V V，由能量守恒定律，由能量守恒定律M Mm mV VV V1/2 1/2 （M+mM+m）v v0 0 2 2- 1/2 -

8、1/2 （M+mM+m）V V 2 2 =mg S=mg SgmMMS)(220拓展拓展：（：（1 1）若）若M=m=2kgM=m=2kg则则m m相对车最大距离为多少？相对车最大距离为多少？（2 2）若）若M=1kgm=2kgM=1kg F F= = 0.400.40 mgmgA A 与地面之间的滑动静摩擦力为与地面之间的滑动静摩擦力为f f2 2 = = 2 2 (2(2m m+ +m m) )g g=0.30=0.30 mgmg F=0.40mgA与地面之间的滑动静摩擦力为与地面之间的滑动静摩擦力为f2=2(2m+m)g=0.30mg m2 最后以共最后以共同速度为同速度为v向左运动，向

9、左运动，m1m2vv12102)(mglmmv glmvmmvmm22212021)(21)(21 m1m2v0ABm1m2v0v0（2）若）若m1=m2碰后系统的总动量为碰后系统的总动量为0，最后都静止在，最后都静止在水平面上，设静止时物体在木板的右侧，水平面上，设静止时物体在木板的右侧，m1m2glv 0（3）若）若m1m2木板能与墙多次碰撞，每次碰后的总动木板能与墙多次碰撞，每次碰后的总动量都向右，最后木板静止在墙壁处，量都向右，最后木板静止在墙壁处，B静止在静止在A右侧。右侧。glmvmm22021)(21 glmvmm22021)(21 21202mmglmv m1m2【例3】如下图

10、所示，质量为m的物体（可视为质点）以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物体与小车的动摩擦因数为，小车足够长，求：（1）物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间。（2）物体相对于小车滑行的距离。（3）到物体相对小车静止时，小车通过的距离。 解析：解析：物体滑上车后，物体受到向左的摩擦力f=mg而作减速运动，小车受到向右的摩擦力f=mg而作加速运动，两者相互静止时以共同速度v作匀速运动（1）由动量守恒： mv0=(m+M)v 对小车用动量定理：mg t =M v 由上述两式可以得物体相对小车的滑行时间 。 （2）由能量守恒得，系统机械能的损失等于内能的增加，故 解得 （3）对

11、小车用动能定理可求出小车对地位移S 注意注意: :（1）用定理、守恒定律解题时，虽不涉及中间过程但必须对研究对象所经历的物理过程及初末状态进行详细的分析，形成清晰的物理图景，才便于选择恰当的物理规律。 （2）子弹射入木块，完全非弹性碰撞等均与此例同类。 习题习题8 8：如图所示，光滑绝缘水平面上相距如图所示，光滑绝缘水平面上相距L L的两点处分别静的两点处分别静止着质量均为止着质量均为m m的的A A、B B两个小球，小球两个小球，小球A A是带有正电荷是带有正电荷q q的导体球，的导体球，小球小球B B是不带电的介质球，两球均可视为质点。今在两球所在的足是不带电的介质球，两球均可视为质点。今

12、在两球所在的足够大区域内加上场强为够大区域内加上场强为E E的匀强电场，方向由小球的匀强电场，方向由小球A A指向小球指向小球B B，两，两小球发生的碰撞是弹性的，且碰撞时不发生电荷转移。则小球发生的碰撞是弹性的，且碰撞时不发生电荷转移。则 （1 1）经多长时间两球发生第一次碰撞？碰撞前小球）经多长时间两球发生第一次碰撞？碰撞前小球A A的速度为的速度为多大？多大？ （2 2）在以后的各次碰撞中，相邻两次碰撞间隔的时间是否相）在以后的各次碰撞中，相邻两次碰撞间隔的时间是否相等（如相等，为多少；如不等，说理由）？等（如相等，为多少；如不等，说理由）？ （3 3）从加上电场起计时，经多长时间小球）

13、从加上电场起计时，经多长时间小球A A以多大的速度与小以多大的速度与小球球B B发生第发生第4 4次碰撞？次碰撞？ABLE解解：（：（1 1）设小球）设小球A A在与小球在与小球B B发生第一次碰撞前，发生第一次碰撞前， 经时间经时间t t0 0速度加至速度加至v v0 0，则应有，则应有maqE 2021atL 00atv qEmLt20mqELv202021mvqEL 00mvqEt qEmLt20mqELv20或或（2 2）两个小球的运动及其间的碰撞应有如下特征）两个小球的运动及其间的碰撞应有如下特征两小球两小球每每发生一次碰撞都将速度相互交换发生一次碰撞都将速度相互交换证明：证明：22

14、112211umumvmvm22221122221121212121umumvmvm由由22121212112vmmmvmmmmu22112121122vmmmmvmmmu得得21mm 考虑到考虑到21vu 12vu 于是有于是有小球小球A A在电场力作用下做匀加速运动，与小球在电场力作用下做匀加速运动，与小球B B碰撞碰撞后后速度突速度突然然变小；变小；小球小球B B做匀速运动，与小球做匀速运动，与小球A A碰撞后碰撞后速度突然变大。速度突然变大。v/v0t/t010133255471196由此可画出小球由此可画出小球A A、B B的的v-tv-t图像如下图所示图像如下图所示可见：以后的相邻

15、两次碰撞间隔的时间相等，为可见：以后的相邻两次碰撞间隔的时间相等，为qEmLtt2220v/v0t/t010133255471196（3 3）由图可直接得到：从加上电场起计时，经时间）由图可直接得到：从加上电场起计时，经时间小球小球A A以速度以速度与小球与小球B B发生第发生第4 4次碰撞？次碰撞？qEmLtt27704mqELvv24404滑块问题滑块问题 一般可分为两种，即力学中的滑块问题一般可分为两种，即力学中的滑块问题和电磁学中的带电滑块问题。主要是两个及和电磁学中的带电滑块问题。主要是两个及两个以上滑块组成的系统，如滑块与小车、两个以上滑块组成的系统，如滑块与小车、子弹和木块、滑块和箱子、磁场中导轨上的子弹和木块、滑块和箱子、磁场中导轨上的双滑杆、原子物理中的粒子间相互作用等。双滑杆、原子物理中的粒子间相互作用等。以以“子弹打木块子弹打木块”问题为例，总结规律。问题为例，总结规律。动力学规律：动力学规律：运动学规律：运动学规律：动量规律：动量规律： 由两个物体组成的系统，所受合外力为由两个物体组成的系统，所受合外力为零而相互作用力为一对恒力零而相互作用力为一对恒力典型情景典型情景规律种种规律