📦 旧版仿真 · 闻达物理实验室 V1
⑳ 板块模型
上方物块 m + 下方长板 M,可调质量/初速度/μ₁/μ₂/板长/外力 F。演示:相对滑动 → 共速 → 一起减速/匀速;摩擦生热 Q = f₁·|Δs_rel|;物块滑出长板的临界判定 + 平抛延续;A/B 拉力下的共动 vs 滑动临界。橙色物块可拖到板上任意位置。
教学预设
m 物块质量 (kg)1.00 kg
M 长板质量 (kg)2.00 kg
v_m₀ 物块初速度 (m/s)4.00 m/s
v_M₀ 长板初速度 (m/s)0.00 m/s
μ₁ 物块-板间摩擦0.30
μ₂ 板-地面间摩擦0.00
L 长板长度 (m)3.0 m
F 外力大小 (N)0.0 N
F 作用点
F 方向
运动状态相对滑动
v_m 物块速度4.000 m/s
v_M 长板速度0.000 m/s
Δv = v_m − v_M4.000 m/s
v_共 = (mv_m+Mv_M)/(m+M)1.333 m/s
a_m 物块加速度-2.940 m/s²
a_M 长板加速度1.470 m/s²
f₁ 物块-板摩擦2.940 N
μ₁mg 最大静摩擦2.940 N
f₂ 地面摩擦0.000 N
s_rel 物块在板上位置0.500 m
Δs_rel 物块相对板位移0.000 m
L_物 物块路程0.000 m
L_板 长板路程0.000 m
🔥 Q = f₁·|Δs_rel|0.0000 J
F 外力(带方向)0.00 N
t 累积时间0.00 s

板块模型五步法(高考核心解题路径):

分别受力分析:物块 m 受 mg、N₁、f₁;长板 M 受 Mg、N₁'、N₂、f₁'、f₂(地面)。

各自加速度:a_m = f₁/m;a_M = (f₁' + f₂)/M。v-t 图中两线斜率不同。

共速时刻:解 v_m(t) = v_M(t),得 t₀。

共速后判定:若 m 上所需静摩擦 ≤ μ₁mg → 一起运动;否则继续相对滑动(V1 不触发)。

关键量:Δs_rel(与板长比较判滑出);摩擦热 Q = f₁·|Δs_rel|;若动量守恒可用动量守恒求末速。

玩法

预设 1-2:光滑/粗糙地面,对比共速后行为差异。

预设 3:物块和板相向运动,演示三阶段:"靠近→减速→共速"。

预设 4:m > M 时,长板被快速推走,演示牛三反作用。

预设 5:长板钉死,退化为单物块在粗糙面上减速(高考最基础情形)。

预设 6:短板,演示"物块滑出"边界 + 离板后平抛轨迹,建议结合 v-t 图理解面积差 = 相对位移。

预设 7(A 拉物块):F 作用于物块,调 F 大小观察临界 F* = (m+M)mg(μ₁−μ₂)/M——F ≤ F* 共动,F > F* 物块相对板向前滑。

预设 8(B 拉板):F 作用于板,临界 F* = (μ₁+μ₂)(m+M)g——F ≤ F* 共动,F > F* 板被拉走,物块被静摩擦带着加速但跟不上。

相对位移可视化:板上方红色"起点"三角 + 蓝色当前位置虚线 + 橙色双箭头标 Δs相对,板面橙色擦痕显示滑过区域。

共速柔光:达到共速后板边缘有淡黄柔光呼吸提示。

橙色擦痕:板上半透明橙色色块标记物块滑过的区域。

拖拽:直接拖动橙色物块到长板任意位置(拖拽时物理冻结,松手按"开始"启动)。