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高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律

来源:101教育网整理 2018-03-19 字体大小: 分享到:

抓住斜面问题学好牛顿运动定律

江苏 陆光华


斜面问题是牛顿运动定律中的典型问题之一,这类题目形式多样,斜面既有光滑的也有粗糙的,既有固定的也有运动的,既有一个斜面的也有多个斜面的。求解斜面问题的关键是作好斜面上物体的受力分析,尤其是斜面对物体的作用力

(包括支持力和摩擦力)

例题:如图

1所示,在水平地面上固定一质量为M、倾角为高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律的斜面体,另一质量为m的物体沿斜面匀速下滑,则

(1)

斜面体对物体的作用力为_________

(2)

斜面体对地面的压力为_________

(3)

斜面体所受地面的摩擦力为_________

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律

解析:如图

2所示,分别对物体和斜面体进行受力分析。由物体沿斜面匀速下滑,知斜面体对物体的支持力N与摩擦力f的合力大小等于mg,因此斜面体所受物体的压力N”与摩擦力f”的合力的大小为mg,方向竖直向下,即斜面体对物体的作用力为mg,斜面体对地面的压力为(M+m)g,斜面体所受地面的摩擦力为0

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律


思考:你能不能用整体法求解上面的问题?

变式

1:上题中,物体m是沿斜面向下匀速滑动的,那么若在物体m上方再加放一个质量为m”的物体,如图3所示。当两者一起沿斜面下滑而不发生相对滑动时,物体mm”一起做_________(填“加速运动”、“减速运动”或“匀速运动”)

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律


解析:当只有物体m沿斜面向下匀速滑动时,高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,即高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律。将物体mm”作为整体,它们沿斜面向下的分力为高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,所受摩擦力为高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,因此两物体将一起做匀速运动。


点评:本题同学们容易错误地认为,增加一个物体“往下压”的力,整体会加速下滑。其实增加一个物体一方面使整体沿斜面向下的分力变大,另外一方面整体所受的摩擦力也同时增大了。

变式

2:变式1中,若物体m与斜面之间的动摩擦因数为高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,物体mm”间的动摩擦因数为高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,且两者能一起沿斜面向下加速滑动而不发生相对滑动,则物体mm”的摩擦力为_________


解析:设物体mm”的静摩擦力为f,方向沿斜面向下,则物体mm”组成的整体的加速度高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律。再以物体m”为研究对象,则有高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,解得高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,其中负号表明摩擦力沿斜面向上。


点评:物体mm”的摩擦力是静摩擦力而不是滑动摩擦力,之所以与u1有关是因为整体的加速度与之相关。


拓展:如图4所示,斜劈A静止放置在水平地面上。质量为m的物体B在外力F1F2的共同作用下沿斜劈表面向下运动。当F1方向水平向右,F2方向沿斜劈的表面向下时,斜劈保持静止且受到地面的摩擦力方向向左。则下列说法中正确的是(    )

A

.若同时撤去F1F2,物体B的加速度方向一定沿斜面向下

B

.若只撤去F1,在物体B仍向下运动的过程中,斜劈A所受地面摩擦力的方向可能向右

C

.若只撤去F2,在物体B仍向下运动的过程中,斜劈A所受地面摩擦力的方向可能向右

D

.若只撤去F2,在物体B仍向下运动的过程中,斜劈A所受地面的摩擦力不变

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律

解析:如图

5所示,以斜劈A为研究对象,因为斜劈静止且受到地面的摩擦力方向向左,所以物体B对斜劈A的作用力fN”的合力方向必然向右,且高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,即高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,解得高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律,选项A正确。若只撤去F1,物体B将加速下滑,所受的弹力和摩擦力都减小,所以两者的合力减小,但是方向不变,根据作用力与反作用力的关系不难判断,斜劈A所受摩擦力的方向保持不变,选项B错误。若只撤去F2,物体B与斜劈A的作用力fN”保持不变,斜劈A的受力情况不变,选项D正确。

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律


点评:解决本题的关键是选择斜劈A为进阶口,再去分析物体B的受力情况。

如图

6所示,在水平地面上有一辆运动的小车,车上固定一个盛水的杯子,杯子直径为L,当车向右做加速度为a的匀加速运动时,水面呈图中状态,求液面的高度差h

高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律

(参考答案:高一物理抓住斜面问题学好牛顿运动定律

(责任编辑 张巧)


 

 

年级

 高一

学科

物理

版本


期数


内容标题

  抓住斜面问题学好牛顿运动定律

分类索引号

  G.622.46

分类索引描述

  辅导与自学

主题词

  抓住斜面问题学好牛顿运动定律

栏目名称

 学法指导

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