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高中物理“斜面”的问题,你知道几个?

更新时间:2024-04-03 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

物体斜面上滑动是高中物理中常见的问题之一。 常用于测试对运动学、牛顿定律、平衡问题、机械能等的掌握程度。解决这类斜面问题的关键是要做好斜面上物体的受力分析,尤其是受力分析斜面对物体施加的力(包括支撑力和摩擦力)。LWn物理好资源网(原物理ok网)

1. 原标题LWn物理好资源网(原物理ok网)

【例1】如图1所示,在水平地面上固定一个质量为M、倾角为θ的斜面,另一个质量为m的物体沿斜面匀速下滑。 尝试去找:LWn物理好资源网(原物理ok网)

图1LWn物理好资源网(原物理ok网)

(1) 斜坡对 m 所施加的力的大小和方向。LWn物理好资源网(原物理ok网)

(2) 斜坡对地面的压力是多少? 斜坡上地面的摩擦力是多少?LWn物理好资源网(原物理ok网)

(3)如果M和m之间的接触面是光滑的,那么当物体从斜坡上滑下时,斜坡对地面的压力和地面对斜坡的摩擦力分别是多少?LWn物理好资源网(原物理ok网)

【分析与解决】采用孤立法或整体法解决问题。LWn物理好资源网(原物理ok网)

(1)大小等于mg,方向垂直向上。LWn物理好资源网(原物理ok网)

(2) (M+m)g斜面的重力做功,斜面上地面的摩擦力为0。LWn物理好资源网(原物理ok网)

(3)Ff=mgcosθsinθ,FN=Mg+mgcos2θ。LWn物理好资源网(原物理ok网)

2、话题转变LWn物理好资源网(原物理ok网)

通过改变出题条件或要求,从一题变为多题,对学生进行多题训练,不仅可以加强对基础知识的理解和记忆,而且可以拓宽和深化解题思路,探索解题规律。 培养创新能力和思维品质,增强应变能力,从而达到举一反三、举一反三的目的。LWn物理好资源网(原物理ok网)

图2LWn物理好资源网(原物理ok网)

【变形一】如图2所示,质量为m的物体(可以看成粒子)从A点以一定的速度冲上倾斜角θ=30°的固定斜坡。 其运动加速度为g。 这个物体在斜坡上上升的最大高度为h,那么在这个过程中物体()LWn物理好资源网(原物理ok网)

A. 机械能损失mghLWn物理好资源网(原物理ok网)

B. 重力势能增加mghLWn物理好资源网(原物理ok网)

C. 动能损失12mghLWn物理好资源网(原物理ok网)

D. 摩擦产生的内能增加2mghLWn物理好资源网(原物理ok网)

【分析与解答】根据题意,物体所受的摩擦力为12mg,向上滑动的位移为2h,故摩擦力所做的功为mgh,则物体所损失的机械能系统是mgh; 重力所做的功是-mgh,因此重力势能增加。 嗯; 合外力为mg,做功为2 mgh,因此动能减少2 mgh,A、B正确。LWn物理好资源网(原物理ok网)

【点评】我们应该记住以下常用的功与能量的对应关系:①重力势能的变化等于重力所做的功的负值; ②摩擦产生的内能等于一对摩擦力所做的净功的绝对值; ③ 机械能的变化量等于除重力(或弹簧力)以外的其他力所做的功; ④动能的变化量等于合外力所做的功。 它们的大小关系是一一对应的。LWn物理好资源网(原物理ok网)

图3LWn物理好资源网(原物理ok网)

[变型2] 如图3所示,如果斜坡足够长,则其倾斜角为θ,质量为m的滑块位于距离挡板P为S0处,沿着斜坡,初速度为v 0 滑动时,滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。 滑块上的摩擦力小于滑块沿斜面的重力分力。 如果滑块与挡板碰撞时没有机械能损失,则找出滑块在斜面上的位置。 总行驶距离是多少?LWn物理好资源网(原物理ok网)

【分析与解决】滑动过程中,滑块要克服摩擦力做功,其机械能不断减小; 由于滑块受到的摩擦力小于滑块沿斜坡方向的重力分力,因此最终会停在斜坡底部。 。LWn物理好资源网(原物理ok网)

整个过程中受到重力、摩擦力和斜面支撑力的影响,其中支撑力不做功。 设总行驶距离为L。对于整个过程,由动能定理可得:LWn物理好资源网(原物理ok网)

mgS0sinα-μmgLcosα=0-12mv20LWn物理好资源网(原物理ok网)

求得L=mgS0sinα+12mv02μmgcosα。LWn物理好资源网(原物理ok网)

【点评】一个物体在某种运动过程中,包含了若干个具有不同运动属性(如加速、减速的过程)的小过程。 这时候可以分段考虑,也可以考虑整个流程。 然而,如果整个过程都可以用动能定理的表述,就可以简化问题。LWn物理好资源网(原物理ok网)

3. 扩展LWn物理好资源网(原物理ok网)

延伸阶段是激发学生进一步提高思维的阶段。 结合这个问题,可以添加另一个对象或弹簧。 这样,不仅要关注物体与斜面之间的相互作用,还要关注物体之间的相互作用。LWn物理好资源网(原物理ok网)

[示例2] 在示例1中,m以恒定速度沿着斜坡滑下。 那么如果将一个质量为 m' 的物体放在 m 上方,并且两者可以一起沿着斜坡滑下,且没有相对滑动,则 m 和 m' 一起做。 (填写“加速运动”、“减速运动”、“匀速运动”)LWn物理好资源网(原物理ok网)

图4LWn物理好资源网(原物理ok网)

【分析与解答】 开始时,m沿斜坡匀速滑动,故mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ。 以m和m′为整体,整体沿斜面向下的分力为(m+m′)gsinθ斜面的重力做功,摩擦力为μ(m+m′)gcosθ = (m+ m′) gsinθ。LWn物理好资源网(原物理ok网)

所以它仍在以恒定的速度下降。LWn物理好资源网(原物理ok网)

【点评】这道题的同学很容易误认为添加一个物体“下压”会导致整个身体加速向下。 事实上,一方面全身沿着斜面向下的分力变大,另一方面全身的摩擦力也同时增大。 增加。 是否滑下斜坡的运动状态取决于μ与tanθ之间的关系。 当μ大于tanθ时,减速,当μ小于tanθ时,加速,当μ等于tanθ时,匀速运动。LWn物理好资源网(原物理ok网)

(作者单位:河南省长葛市第二高级中学)LWn物理好资源网(原物理ok网)

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