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滑块木板模型

滑块木板模型作为力学的基本模型，是对直线运动、牛顿运动定律以及功能关系的等有关知识的巩固和应用。这类问题综合性较强，比较考察考生的专业能力，所以无论在高中的教学中，还是在教师招聘和教师资格考试中，都是一个重要考点。

一.“滑块木板模型”问题的分析思路

1.模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下运动.

2.建模指导

解此类题的基本思路：

(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度;

(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.

二、“滑块木板模型”中常见的几类问题

1.板块模型中相对滑动临界问题

下面以2016年上半年教师资格考试学科知识与教学能力《高中物理》中的一道30分的案例分析题为例：

下面是某老师和学生在课堂上讨论摩擦力问题的教学片段。

老师：同学们，大家先看屏幕(图6)，谁能说说A、B间的摩擦力有多大?

学生甲：不知道力F有没有把A和B拉动。

学生乙：对!如果A、B间没有相对滑动，A、B之间的摩擦力就是静摩擦力，摩擦力的大小就是10N。如果A、B之间有相对滑动，那摩擦力就是滑动摩擦力，大小为6牛。

学生丙：没这么简单吧，老师给的好些数据都没用到。

老师：对啦!解物理题首先要认真读题，题中给出的数据都是有用的，哪个数据没用到，解答一定有问题，这是大家要掌握的。下面看老师怎样解答这个问题。

问题：(1)上述片段中教师的教学有什么不妥之处?(5分)

(2)学生甲、乙、丙的发言反映其物理学习分别存在什么问题?(15分)

(3)设计一个教学片段，帮助学生理解相关问题。(10分)

这道题抛开考察学科教学论这部分的知识，在物理专业方面就考察了“滑块-木板模型”中相对滑动的临界问题。三个学生的对话其实就反映了学生在拿到这种题目的时候一种真实的反应。

甲同学提出的问题：不知道力F有没有把A和B拉动，其实这个就是这道题的关键，要解决这道题，就必须要先判断板、块能够发生相对滑动时临界力的大小;而乙同学对静摩擦力的大小还处在一个机械记忆的阶段，在思考问题时存在思维定势，认为静摩擦力一定等于物体所受的外力，并没有对于物体的运动状态进行细致的分析，所以对问题的分析不全面;丙同学仅仅从“好多数据都没用到”而对两位同学的做法提出质疑，缺乏自主分析。

先来说一下这道题的解题思路：

解：对A、B分别进行受力分析：

要知道这二者之间的摩擦力大小，就必须要明确这个摩擦力究竟是滑动摩擦力还是静摩擦力，也就是要通过滑块与木板的运动情况，判断二者究竟有没有发生相对滑动。根据生活经验，当力F比较小的时候，二者不会发生相对滑动，但是当力F逐渐增大，它们在某个瞬间就会发生相对滑动了。所以现在的关键就在于要找到发生相对滑动的临界力的大小

根据分析可知，这两个物体发生相对滑动时那一瞬间有如下特点：

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(1)静摩擦力已经达到了最大值，近似等于滑动摩擦力;

(2)要使m不掉下，临界条件为m到达M最右端时二者恰好共速，根据运动示意图：

通过数据库的检索，还为您准备了以下内容：

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③式表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与二者相对位移的乘积，这部分能量转化为系统的内能。

综上所述，滑动摩擦力做功有以下特点：

①滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以不做功。

②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，且等于系统损失的机械能。

③一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体间机械能的转移;二是机械能转化为内能。滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或者往返运动时所做的功等于力和路程(不是位移)的乘积。

以上为滑块木板模型介绍，希望对大家有所帮助。

山西中公教育

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