习题优秀公开课教案

江苏省高邮中学高三物理一轮复习教学案

必修1第三章

牛顿运动定律

主备人：刘彬

第5课时

牛顿运动定律的应用专题——临界问题2 【教学目标】

理解接触面间相对滑动的临界条件。会分析相应的物理模型和实际问题

【教学重难点】

接触面相对滑动的临界条件的理解

【教学过程】

由一道高频作业错题（全班50人只有5人做对）引入课题：

如图甲所示，滑块(可视为质点)与足够长的木板叠放在光滑水平面上，开始时均处于静止状态且滑块位于木板的左端。作用于滑块的水平力随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑块质量m＝0.5 kg，木板质量M＝1 kg，滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，取g＝10 m/s。求：

(1)1 s末滑块的速度大小；(2)0～4 s内木板的位移大小。

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学生错解：解：（1)滑块与木板间的最大静摩擦力

fmax=μmg＝0.5N，

0～1 s内，F＝0.6 N>fmax，

滑块相对与木板向右滑动

对滑块F1 - f =ma

a＝0.2 m/s2。

则t＝1 s时滑块的速度大小为：v1＝at1＝0.2m/s。

错因分析：学生认为，只要物体受到的使之有相对运动趋势的力（拉力F）大于接触面的最大静摩擦力，接触面就会发生相对滑动。

提出问题：如何判断接触面间是相对静止还是相对滑动呢？

以模型分析为基础纠错：

【模型1】一质量为M＝2kg的物块静置于水平桌面上，现用一水平方向的力F向右拉物块。已知物块与桌面间的动摩擦因素为

μ＝0.3 ，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求：要想拉动物块，F至少多大？

F

学生回答：F= μMg=6N 师：如果拉力从零开始缓慢增大，物块受到的摩擦力如何变化呢？

提出问题：接触面间相对滑动的临界条件是什么？

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必修1第三章

牛顿运动定律

主备人：刘彬

学生：观点1——拉力或是使物体有相对运动趋势的力等于最大静摩擦力

观点2——接触面间的静摩擦力刚好达到最大值

改变模型，将原物块下方垫上另一个物块，叠放在光滑地面上：

【模型2】如图所示，在物块A（M=2Kg）下垫一物块B（m=1Kg），两物块静置于光滑的水平桌面。A、B间的动摩擦因素为μ＝0.3，现用一水平方向的力F向右拉物块。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求：要想将物块A从物块B上拉下来，F至少多大？

A

F

B

师：要将物块A从物块B上拉下来，即要使物块A相对物块B滑动。要通过对变化的过程分析来找出临界点：（师生共同分析过程，巩固整体隔离法）

师：AB间的最大静摩擦力只有6N，但要使AB相对滑动，拉力至少要达到18N。为什么需要的拉力远大于最大静摩擦力呢？因为拉力除了要让A从B上滑下来之外，还要提供A加速的动力！

回顾刚才的两个观点，哪个更合适呢？

生：观点二。

小结：存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动。

相对滑动与相对静止的临界条件是： 静摩擦力达最大值

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必修1第三章

牛顿运动定律

主备人：刘彬

将模型2改变一个条件：若B与地面间的动摩擦因素为

μ2＝0.1：

（学生讨论分析）

【模型3】如图，物块A、B的质量分别为M=2Kg，m=1Kg。两物块叠放静置于水平桌面。AB间的动摩擦因素μ1＝0.3，B与地面间的动摩擦因素为

μ2＝0.1，现用一水平方向的力F向右拉物块A。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。若F从零开始逐渐增大，分析A、B的运动？

A

B

F

师：由题中可以发现，随着拉力F的不断增加，A和B的加速度也在不断变化。请同学们思考，画出A和B的加速度随拉力F变化的关系图。（学生板书）

实战演练：利用结论分析实际生活中的问题（学生练习）

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必修1第三章

牛顿运动定律

主备人：刘彬

实例1：雪天人们在室外嬉戏。如图，将滑板放在冰面上，人坐在滑板上拽着水平方向的绳前进。若人的质量为M=50Kg，滑板的质量为m=4Kg。人与滑板间的动摩擦因数为μ1＝0.2，滑板与地面之间的动摩擦因数μ2＝0.02。求：

（1）要使人不滑离板，水平绳的拉力不能超过多少？

（2）若水平绳的拉力为54N，求此时人受到的摩擦力。

实例2：魔术师表演抽桌布。桌上托盘的总质量为M=2Kg，布的质量为m=1Kg。托盘与布间、布与桌面间的动摩擦因数均为

μ＝0.2。求：

（1）要用水平力F把布从托盘下抽出，F至少多大？

（2）若要物体尽量少动，则F大点好还是小点好？

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