文档内容
专题09板块模型中的相对运动
目录
一．板块模型概述
二． 动力学中水平面上的板块模型
类型1 水平面上受外力作用的板块模型
类型2 水平面上具有初速度的板块模型
三. 斜面上的板块模型
一．板块模型概述
1．两种常见类型
类型图示 规律分析
长为L的木板B带动物块A，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板左端时二
者速度相等，则位移关系为x ＝x ＋L
B A
物块A带动长为L的木板B，物块恰好不从木板上掉下的临界条件是物块恰好滑到木板右端时二
者速度相等，则位移关系为x ＋L＝x
B A
2．关注“一个转折”和“两个关联”
(1)一个转折
滑块与木板达到相同速度或者滑块从木板上滑下是受力和运动状态变化的转折点。
(2)两个关联
指转折前、后受力情况之间的关联和滑块、木板位移与板长之间的关联。一般情况下，由于摩擦力或其他
力的转变，转折前、后滑块和木板的加速度都会发生变化，因此以转折点为界，对转折前、后进行受力分
析是建立模型的关键。
3．解决“板块”模型问题的“思维流程”
二． 动力学中水平面上的板块模型
水平面上的板块模型是指滑块和滑板都在水平面上运动的情形，滑块和滑板之间存在摩擦力，发生相对运
动，常伴有临界问题和多过程问题，对学生的综合能力要求较高。
类型1 水平面上受外力作用的板块模型
(1)木板上加力(如图甲)，板块可能一起匀加速运动，也可能发生相对滑动．(2)滑块上加力(如图乙)，注意判断B板动不动，是一起加速，还是发生相对滑动(还是用假设法判断)．
类型2 水平面上具有初速度的板块模型
1 光滑地面，有初速度无外力类
(1)系统不受外力，满足动量守恒．
(2)如果板足够长，共速后一起匀速运动，板块间摩擦力突变为0，用图象法描述板、块的速度更直观
2 地面粗糙，滑块(或板)有初速度类
(1)因为系统受外力，动量不守恒，注意板是否会动．
(2)若能动，且板足够长，达到共速后，判断它们之间是否相对滑动，常用假设法，假设二者相对静止，
利用整体法求出加速度a，再对小滑块进行受力分析，利用F ＝ma，求出滑块受的摩擦力F，再比较它
合 f
与最大静摩擦力的关系，如果摩擦力大于最大静摩擦力，则必然相对滑动，如果小于最大静摩擦力，就不
会相
对滑动．
(3)若一起匀减速到停止，板块间由滑动摩擦力突变为静摩擦力，用图象法描述速度更直观．(如图2)
三.斜面上的板块模型
斜面上的板块模型是指滑板和滑块一起在斜面上运动的情形，此类问题的处理方法与水平面上的板块模型
类似，只是要考虑滑块和滑板的重力在沿斜面方向上的分力对运动的影响。
1 无初速度下滑类(如图)
假设法判断是否发生相对滑动
(1)μ<μ(上面比下面粗糙)，则不会相对滑动．用极限法，μ 无限大或斜面光滑，一起匀加速运动．
2 1 1
(2)μ>μ(下面比上面粗糙)，则会相对滑动．
2 1
2 加外力下滑类(如图)
对m分析，加速度范围gsin θ－μgcos θm），木板长度为l，当物块从木板右侧离开时（ ）
A．木板获得的动能一定小于系统产生的内能
B．物块具有的动能小于
C．物块离开前，摩擦力对物块的冲量与摩擦力对木板的冲量相同
D．运动过程中，物块、木板的速度变化率相同
三、解答题
6．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的O′点，平板
O′点左侧粗糙，右侧光滑。用长为l的不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在O′点正上方的O点，轻
绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球继续沿原方向上
升到距离B板最大高度为h=0.2m的位置，A以一定的初速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰
撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此过程中小球与A没有再次碰
撞。已知小球的质量M=0.2kg，绳长l=0.8m，A的质量mA=0.1kg，B的质量mB=0.3kg，A与B之间的动摩擦
因数μ1=0.4，B与地面间的动摩擦因数μ2=0.225，取重力加速度g=10m/s2 。整个过程中A始终在B上，所
有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，小球和小物块A均视为质点，求：
（1）小球与A碰撞后，A的速度v0 ；
（2）B光滑部分的长度d；
（3）运动过程中A与B之间由于摩擦所产生的热量Q。
7．（2024·陕西商洛·校联考一模）如图甲所示，一足够长的木板静止在光滑的水平地面上，可视为质点
的小滑块置于木板上A处。从t＝0时刻开始，木板在外力作用下开始沿水平地面做直线运动，其运动的
v-t图象如图乙所示。已知滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板与滑块间的最大静摩擦力等于滑动
摩擦力，重力加速度g取 .求：
（1）t＝3.5s时滑块的速度大小；
（2）若滑块在木板上滑动时能够留下痕迹，则此痕迹的长度。8．（2023上·福建·高三校联考阶段练习）如图甲所示，一定长度、质量为M=2kg的长木板放在水平面
上，质量为m=1kg且可视为质点的物块放在长木板的最右端，现在长木板上施加一水平向右的外力
（大小未知），使长木板和物块均由静止开始运动，将此刻记为t=0时刻，0～2s内长木板和物块的速度
随时间的变化规律如图乙所示，t=2s时将外力大小改为 ，物块与长木板间的动摩擦因数为
，长木板与水平面间的动摩擦因数为 。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中
物块始终未离开长木板，重力加速度 。求：
（1） 以及 的大小：
（2）长木板最终的速度大小。
9．（2024上·海南海口·高三统考期末）如图，A 为放置在光滑水平面上足够长的薄木板，板的质量为
1.0kg，质量为3.0kg的小物块B 静止于木板右端，板右上方有一固定挡板 P。 一质量也为1.0kg的小物块
C 以水平向右的初速度 滑上木板。 一段时间后，B 与挡板 P 碰撞且被反向弹回。 已知B
在碰撞前后的瞬间速度大小相等，整个运动过程中 B、C未发生碰撞，木板能在 P 下方自由穿行； B、C
与木板间的动摩擦因数 均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 取重力加速度。
（1） 求 C刚滑上木板时 的加速度大小 、 ；
（2） 若 P 与挡板 B的距离 ， 求全过程中摩擦产生的热量 Q；
（3） 若将木板换成轻质的长板，其他条件不变，当B 与挡板第三次碰前瞬间，B、C速度方向相同、大
小之比为 求全过程中 B通过的路程s 及 C在轻板上滑行的距离 。
10．（2024·陕西渭南·统考一模）一种小孩玩的碰撞游戏可看作如下模型。如图所示，左端固定有竖直挡
板的薄木板放于水平面上，木板厚度可不计。滑块置于木板的右端，滑块可视为质点。已知滑块质量
m1=1.0kg，滑块与木板、滑块与水平面、木板与水平面的动摩擦因数均为μ=0.2；木板长L=1.0m，质量
m2=3.0kg，重力加速度取g=10m/s2 。现用F=22N的水平拉力作用于木板，在滑块即将与木板左侧挡板碰撞
时，撤去拉力F，设滑块与木板的碰撞瞬间完成，且无能量损失。求：
（1）撤去拉力F瞬间滑块与木板的速度大小；（2）木板从开始运动直至停止的整个运动过程中位移大小；
（3）滑块和木板都停止时，滑块与木板右端的距离。
11．（2023上·新疆·高三校联考阶段练习）如图所示，两个完全相同的木板A、B放在粗糙水平面上，木
板质量 ，板长 ，相距 ，质量为 物块C（可视为质点）放在
木板A左端。已知物
块与木板间的动摩擦因数 ，木板与地面间的动摩擦因数 。初始时A、B、C均处于
静止状态，现对物块C施加一水平向右，大小恒为15N的外力F，一段时间后木板A与B发生碰撞并粘在
一起，当物块C滑上木板B的瞬间撤去外力F。重力加速度g取 ，求：
（1）施加外力F时，木板A和物块C的加速度大小；
（2）恒力F作用的时间；
（3）物块C最终能滑离木板B吗？如果能，求物块C滑离木板B时的速度；如果不能，求物块C距离木
板B右端的距离。
12．（2023上·江西赣州·高三校联考阶段练习）如图甲，质量 的长木板B上表面放置一质量
的物块A，另有一质量 的物块C以某一初速度 从长木板最左端滑上长木
板，物块C与物块A发生弹性碰撞后恰好能从长木板左端滑落，且最终物块A未从长木板滑离。物块A、
C与长木板B之间的动摩擦因数均为 ，长木板B与地面之间的动摩擦因数为 ，两物块碰撞前
长木板与地面相对静止，从两物块碰后瞬间开始计时，物块A的v-t图像如图乙所示，重力加速度g取
。
（1）求两物块碰前瞬间C的速度大小；
（2）求动摩擦因数 、 的大小；
（3）求物块C的初速度 的大小。
13．（2023上·陕西咸阳·高三咸阳市实验中学校考阶段练习）一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放
置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图（a）所示， 时刻开
始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至 s时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短），碰撞
前后木板速度大小不变，方向相反，运动过程中小物块始终未离开木板，已知碰撞后1s时间内小物块的
图线如图（b）所示，木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10m/s ，求时刻，小物块与木板一起
向右运动的共同速度及木板与地面间、小物块与木板间的动摩擦因数 、 。
14．（2023上·福建泉州·高三晋江市毓英中学校考期中）如图所示，从A点以某一水平速度v0 抛出质量
m=1kg的小物块（可视为质点），当物块运动至B点时，恰好沿切线方向进入圆心角 BOC=37°的光滑圆
弧轨道BC，经圆弧轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上，圆弧轨道C端切线水平，最
∠
终小物块恰好不离开长木板。已知A、B两点距C点的高度分别为H=1m、h=0.55m，长木板的长度
L=3m，物块与长木板之间的动摩擦因数 ，长木板与地面间的动摩擦因数 ，
g=10m/s2 。sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）小物块在A点抛出的速度大小v0 ；
（2）小物块滑动至C点时，对圆弧轨道C点的压力大小（结果保留1位小数）；
（3）长木板的质量M。
15．（2023上·山东·高三山东省无棣第一中学校联考阶段练习）如图所示，光滑水平面上放置一小车，小
车上表面 AB 段粗糙、BC 段光滑。一小物块放置在小车左端，连接有轻弹簧的轻质挡板固定在小车右
端。用不可伸长的轻绳将质量为 m的小球悬挂在O 点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下
摆至轻绳竖直时与小物块发生弹性正碰，碰后小物块开始向右运动。已知小球的质量为m1=4 kg，小物块
的质量为m2=1 kg，小车的质量为 M =5 kg ，轻绳长度为l=1.8 m，AB 段的长度为x1=4.5 m。BC段的长度
为x2=1 m，弹簧原长为x3=0.16 m，小物块与小车间的动摩擦因数为 。最大静摩擦力等于滑动摩
擦力，取重力加速度 g=10 m/s2 ，弹簧始终在弹性限度内。求:
（1）小球与小物块碰后瞬间小物块的速度v1 ；
（2）从小物块开始运动到小物块开始接触弹簧的时间t；
（3）从小物块与弹簧开始接触到两者分离的过程中小物块对弹簧的冲量大小I；
（4）若改变释放小球时细线与竖直方向的夹角 ，使长木板在达到最大速度前小物块速度反
向且整个过程中小物块不能滑离小车，求夹角 的余弦值需满足的条件。16．（2023上·辽宁·高三校联考阶段练习）如图所示，质量 的薄木板静置于足够大的水平地
面上，其左端有一可视为质点、质量 的物块，现对物块施加一水平向右的恒定拉力
，木板先在水平地面上加速，物块离开木板后木板在摩擦力的作用下开始减速，运动的总距离
。已知物块与木板间的动摩擦因数 ，木板与地面间的动摩擦因数 ，
取重力加速度大小 。求：
（1）木板的加速距离d；
（2）木板的长度l。
【答案】（1） ；（2）1m
【详解】（1）分析可知，拉力F作用下物块在木板上滑动，设物块离开木板前木板的加速度大小为
，离开后木板的加速度大小为 ，木板的最大速度为v，则有
而
解得
（2）设在拉力F作用下木板的加速时间为 ,物块的加速度大小为 ,则有
而
解得
17．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）如图所示，质量 足够长的绝缘木板放置在光滑水平
面上，其右端放有一质量为 可视为质点的物块，物块带正电，电荷 ，物块与木板
间的动摩擦因数 ，开始时物块与木板都处于静止状态．在距木板右端 处有一竖直分
界线 ， 右边有垂直纸面向里范围足够大的匀强磁场，磁感应强度 ．现对木板施
加水平向右 的拉力，当物块运动到 处时，撤去拉力 ．重力加速度 取
，求：
（1）从木板开始运动到物块到达 所用的时间；（2）从木板开始运动到物块到达 的过程中，物块相对木板运动的距离；
（3）经过足够长的时间，整个系统产生的总热量。
18．（2023上·四川内江·高三威远中学校校考阶段练习）如图所示，有一长为 长木板A静止在
水平地面上，其右端静止一体积可忽略的小物块B。现对长木板A施加一水平向右的恒力F，使长木板A
和小物块B发生相对滑动，已知长木板A的质量为 ，小物块B的质量为 ，长木
板A和小物块B之间的动摩擦因数 ，长木板A与地面之间的动摩擦因数 ，水平恒
力 ， ，试求：
（1）在长木板A受到水平恒力F作用后，长木板A的加速度为多大？
（2）从长木板A受到水平恒力F作用开始到B离开A，整个系统由于滑动摩擦力作用而产生的总热量
Q。
19．（2023·河北·校联考模拟预测）如图所示，足够长的平板B静置在粗糙水平地面上，小物块C处于平
板B的最右端。小物块A以 的初速度开始向平板B运动，运动 后与平板B发
生弹性碰撞。已知A的质量为1kg，B和C的质量都是2kg，A、B与地面间的动摩擦因数均为
，C与平板间的动摩擦因数 ，C不会从B上掉下来，重力加速度 ，A、C可视为
质点。
（1）求A、B发生弹性碰撞后瞬间，B的速度大小；
（2）求C相对于B运动的最大位移；
（3）求B、C间的摩擦产生的总热量。
20．（2023上·湖北武汉·高三华中师大一附中校考期中）如图所示，底部带有挡板的固定斜面，倾角为
，上有质量为2m的长木板A，其下端距挡板间的距离为L，质量为m的小物块B置于木板A
的顶端，B与木板A之间的动摩擦因数为 木板A与斜面间的动摩擦因数为 无初
速度释放二者，当木板滑到斜面底端时，与底部的挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。小物块B全程没
有脱离木板A且没有与挡板接触，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：（结果的
数值部分保留至小数点后两位，也可用分数表示）
（1）木板A与小物块B运动过程中各阶段加速度大小；
（2）从释放到A与挡板发生第二次碰撞前A与斜面摩擦产生的热量；（3）木板A长度的最小值。
