斜面上滑块在满足μ=gtan θ时的运动分析

斜面上滑块在满足μ=gtan θ时的运动分析
作者:康健
来源:《新教育时代·教师版》2017年第42

         要:高考中对高中物理的考查一般都是建立在特定的模型上,以这些特定的模型为载体,可以方便的更改初始条件,来灵活的考查学生对物理的知识的理解迁移应用的能力。学生通过对物理模型的分析,理解和熟悉并掌握物理规律和原理,为更好的将所学的知识应用到实际生活和生产中。

        关键词:高中物理 物理模型 受力分析 物理情景 分析推理 整体法 动摩擦因数 μ=gtan θ 力的合成

        滑块在斜面上的运动且满足条件μ=gtan θ,这就是一种典型的特定的物理模型,以此模型为依托,可以考查的物理知识有运动学,共点力平衡,牛顿第二定律,功能关系,电场,磁场等,可以考查的物理思想和方法有整体隔离,等效替代,物理量守恒,逻辑推理,以及数理结合等等。因其所包含的内容多,很容易让学生出现这样或那样的错误。本篇文章,将对此模型进行深入的分析,以帮助学生能更好的掌握该模型的特征和处理的思路和方法,最好能记住一些推导出的结论公式,化繁为简,化难为易。[1]

        该模型的基本情景是这样的:一滑块m以一初速度在质量为M的斜面上下滑时(如图1),mM之间的动摩擦因数μ=gtan θ.若斜面始终静止在水平面上,求出斜面对地面的压力和受到地面的摩擦力。[2]

        一、分析:

        1.因为该过程中含有m M两个相互作用的物体,所以,在分析时,首先对研究对象进行判断和选择,可以把mM做为整体进行分析,也可以把它们隔离开来进行分析。

        2.模型中给的运动状态:m是匀速下滑,M是静止,从运动状态来看,mM均处于平衡状态,即它们所受的合力都为0,这就指明了解题的基本思路------共点力的平衡。

        二、解答:

        1.m为研究对象,受到三个力的作用如图2:重力mg,斜面支持力FN,斜面对其的摩擦力f1。在斜面上建立坐标系,确定mgy轴的夹角为θ。对mg正交分解,可得出如下方程:

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