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高中物理模型&知识总结 200 例|第 28 期 受力分析-叠放体·板块模型入门
叠放体·板块模型(入门)
适合:【高三一轮】
一、模型识别
两个物体是用绳、杆连着的,加速度大小必然相同。两个物体直接叠在一起:没有绳子,上面的物块全靠摩擦被"带着走",而摩擦有上限。整套判断就一句话——先假设一起动,再检验摩擦力是否到上限。
识别信号:
出现"物块叠在木板上""A 放在 B 上""抽木板""滑块与长木板"——先判会不会一起动 出现"恰好不发生相对滑动""刚要相对滑动"——临界条件,答案落在某个拉力的具体数值上 出现"最大静摩擦力"——判据里一定用到它,而且用的是两个物体之间的那个 拉力"逐渐增大"——必有一次分叉:之前两者同加速,之后各走各的 出现"轻放""由静止释放"——初速度相同,先按一起动处理
和第 23 期的分工:那一期两个物体被绳拴着,加速度被强制相同,隔离只是为了求内力;这一期没有绳,加速度"想相同"只能靠摩擦,隔离是为了检验它们还能不能相同。
二、核心规律
第一步 先假设一起动,整体法求加速度
只要还没相对滑动,两个物体就是一个整体,水平方向只有一个外力:
这一步是"假设",先大胆用,后面再检验。
第二步 隔离"水平方向只有摩擦的那个"
这是本期最关键的一步,也是决定隔离谁的唯一依据:
力拉下面的木板 B:物块 A 水平方向只受 B 给的摩擦,所以 力拉上面的物块 A:木板 B 水平方向只受 A 给的摩擦,所以
口诀:谁的水平力"只有摩擦",就隔离谁。 隔离错了,方程里会多出那个外力,算出来的摩擦凭空变大,判据必然误判。
第三步 拿所需摩擦和最大静摩擦比
A、B 之间的最大静摩擦由 A 的重力决定(压力就是 A 的重力):
比较这两个数:,假设成立,两者一起动;,摩擦不够,两者相对滑动。
第四步 算出临界拉力
把 代回去,就得到分界点。力拉木板时:
物块的质量 刚好消掉了——只要 和总质量定了,临界拉力就定了,跟上面放多重的东西无关。
力拉物块时:
这个式子不能约,因为 B 要跟上得靠摩擦拖动整个木板,木板越重越难带。
第五步 分家之后,各算各的
一旦相对滑动,摩擦变成滑动摩擦,大小固定为 ,两个物体各自列牛顿第二定律。力拉木板时,物块没有别的水平力:
木板则是拉力减去摩擦再除以自己的质量。力拉物块时反过来,物块是"拉力减摩擦",木板是"摩擦除以木板质量"。
一句话:先当整体求 ,再隔离"只受摩擦的那个"求所需摩擦,和 一比定分合;临界拉力一代就出,分家之后摩擦固定、各算各的。
三、例题 1
题目:
如图 1 所示,质量 的物块 A 放在质量 的木板 B 上,木板 B 放在水平地面上,B 与地面之间光滑。A、B 之间的动摩擦因数 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平力 向右拉木板 B, 由零逐渐增大,取 。下列说法正确的是( )

A. 时,A 所受摩擦力大小为 2 N
B. 增大到 6 N 时,A、B 恰好开始相对滑动
C. 时,A 的加速度为
D. 时,B 的加速度为
答案: BC
解析:
先算 A、B 之间的最大静摩擦。压力就是 A 的重力:
再看临界拉力。假设两者一起动,整体加速度 ;A 的水平力只有 B 给的摩擦,所以 。令它等于 2 N:
A 项: 小于临界值,两者一起动,,A 所需摩擦
不是 2 N。2 N 是"最多能给多少",不是"实际给了多少"——这里正是最容易混的地方。A 错误。
B 项:6 N 就是临界值,此时所需摩擦刚好等于最大静摩擦,再大一点点就分家。B 正确。
C、D 两项要先把分家后的情况算清。 已超过 6 N,两者相对滑动。此时 B 比 A 跑得快,A 相对 B 向后(向左)滑,所以 B 给 A 的滑动摩擦向右,正是它推着 A 加速,大小为 2 N。A 的水平力只有这 2 N:
C 正确。
木板 B 受向右的 9 N 和 A 给它的 2 N 摩擦(向左),净 7 N,质量 2 kg:
D 错误。3 反推回去净力只有 6 N,等于把 A 给木板的摩擦当成了 3 N,实际上它是 2 N,净力是 7 N。

这张图把全过程画在一张 - 图上。6 N 以前两线重合,斜率是 (整体质量 3 kg);过了 6 N 就分叉:A 线变水平,因为 A 的加速度只由 决定,与拉力无关;B 线反而更陡,因为拉力继续增大、摩擦却是定值 2 N,多余的力全用来给木板加速。分叉点横坐标 6 N、纵坐标 2 ,正好是临界状态。
四、例题 2
题目:
如图 3 所示,同样的物块 A()放在木板 B()上,B 放在光滑水平地面上,A、B 之间的动摩擦因数改为 。这次用水平力 向右拉物块 A, 由零逐渐增大,取 。下列说法正确的是( )

A. 时,B 所受摩擦力大小为 4 N
B. 增大到 7.5 N 时,A、B 开始相对滑动
C. 时,A 的加速度为
D. 时,B 的加速度为
答案: ABC
解析:
换了个拉法,第一步就要换隔离对象:这次 B 的水平力只有 A 给的摩擦,所以隔离 B。
假设一起动,,B 所需摩擦
最大静摩擦仍由 A 的重力定:
注意这里用的是 1 kg 而不是 3 kg——压力来自 A,A 有多重就压多重,木板自己的重力不参与 A、B 之间的摩擦。
令 ,得临界拉力
A 项: 时两者一起动,,B 所受摩擦
A 正确。
B 项:7.5 N 就是临界值,B 正确。
C、D 两项: 已超临界,两者相对滑动,B 所受摩擦固定为 5 N:
D 写 6,那是把 12 N 直接除以 2 kg,忘了 B 根本没被 12 N 直接拉——12 N 作用在 A 上,B 只拿到 5 N 的摩擦。D 错误。
物块 A 受向右的 12 N 和向左的 5 N 摩擦:
C 正确。

这张图画的是 时的隔离受力:A 受两个水平力,向右的拉力 6 N 和向左的摩擦 4 N;B 只有一个水平力,就是 A 给它的摩擦 ,大小同样是 4 N,方向向右。图里 F 和 f 的长度比正好 3 比 2,而 f 与 等长——一对作用力与反作用力,大小必然相等。B 的全部加速度就来自这一个箭头,这也是为什么本例的临界拉力比例题 1 大:要让 2 kg 的木板跟上,得靠摩擦把整个木板拖动,而摩擦上限只有 5 N。
五、易错点
拿 当实际摩擦:例题 1 的 A 项、例题 2 的 B 项之前都可能这么错。最大静摩擦只是上限,没滑动时实际摩擦由"需要多少"定。 隔离错对象:力拉木板却去隔离木板,方程里就多出拉力 F,算出的摩擦凭空变大。记住——谁的水平力只有摩擦,就隔离谁。 拿总质量算压力:A、B 之间的摩擦只跟 A 的重力有关, 不参与。例题 2 里若用 3 kg 算,上限变成 15 N,临界拉力会错成 22.5 N。 相对滑动后还用整体法:一旦分家, 立刻失效,必须各算各的。例题 1 的 D、例题 2 的 D 都是在这里翻车的。 以为拉木板时物块一定跟着走:只要摩擦够就跟着,临界点过后物块留在后面(相对木板向左滑),加速度却稳定在 ,与拉力无关。 忽略"最大静摩擦等于滑动摩擦"这句题设:中学题默认两者相等,若不相等,临界力要用最大静摩擦算、滑动后用滑动摩擦算,两个数不同。
一句话总结
板块模型一句话:先当整体算 ,再隔离"只有摩擦"的那个物体求所需摩擦,与 一比定分合;临界拉力一代就出,分家之后摩擦固定、各算各的,上面那个的加速度永远是 。
















































































