内容正文:
微专题
斜面体模型
储阳俊
2024.4
目标 内容
目标1 有关斜面模型的平衡问题
目标2 有关斜面模型的动力学问题
目标3 有关斜面模型的能量动量问题
目标4 有关斜面模型的高考真题
斜面模型是动力学中最基础的模型,对学生运动和力的综合分析的基本功扎实与否能够进行很好的检测。其中对受力分析、过程分析、临界分析、多解分析都有涉及。高考高频考点。如果学生对斜面模型问题的解答准确较高,那么物理定能进阶更高水平。
通过对一类斜面物块问题的深入分析,探索从物理学角度理解问题本质、揭示内在规律及相互关系的认知方式,并提炼一般解决物理问题的思维模式。旨在帮助学生建立更为有效的科学思维方法,提高他们在物理学习中的理解和应用水平。
人教版(2019版)物理必修第一册
人教版(2019版)物理必修第二册
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情景
一辆自动卸货的货车装载着一车沙石料到工地.停车后,司机通过自动控制卸货系统,使货车的厢体缓慢倾斜.当厢体的倾斜角达到一定程度时,沙石料会自动从货厢尾部滑出,完成自动卸货任务.对于这一过程,下列说法中正确的是( ).
A.在沙石料在车厢内没有滑动时,地面对货车有指向车头方向的摩擦力
B.在沙石料匀速滑出货厢的过程中,地面对货车有指向车头方向的摩擦力
C.在沙石料加速滑出货厢的过程中,地面对货车有指向车厢尾部方向的摩擦力
D.在沙石料加速滑出货厢的过程中,货车对地面的压力大于货车及沙石的总重力
静态条件
质量为M的三角形斜面放置在水平地面上,但未固定在地面上,水平地面足够粗糙。现将一质量为m 的小物块放在斜面上,小物块与斜面间的动摩擦因数为 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
动态条件
小物块处于不同运动状态时,斜面均静止,判断斜面和小物块的受力变化。
过程分析
补充:摩擦角问题
1.如图所示,m=1.0kg的小滑块以v0=4m/s的初速度从倾角为37°的斜面AB的底端A滑上斜面,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6.若从滑块滑上斜面起,经0.8s滑块正好通过B点,则AB之间的距离为多少?
试题分析
解析:滑块向上滑行时
解得
速度减为零需要的时间
上滑的最大距离
然后反向下滑,有
解得
下滑距离x2=(1/2)a2(t-t1)2
AB间距离
滑块运动过程
滑块运动的速度时间图像
2.如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面上,有一质量m=1kg的物块,物块与斜面间 因数μ=0.2,物体受到沿平行于斜面向上的轻细线的拉力F=9.6N的作用,从静止开始运动,经2s绳子突然断了(sin37°=0.6,g=10m/s2), 求:
(1)绳断瞬间物体的速度大小为多少?
(2) 绳断后多长时间物体速度大小达到2m/s?
解析 ① 物块刚开始加速时
解得
绳断时
解析 ②
情况1 向上减速运动过程中
解得
减速到2m/s的过程中
情况2 向上减速到最高点时间
从最高点沿斜面下滑
解得
加速到2m/s的过程中
所以
小物块在斜面上运动过程
滑块运动的速度时间图像
3.如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=30°时,可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑.若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0=10m/s的速度沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板滑行的距离x将发生变化,重力加速度g=10m/s2.(结果可用根号表示)求:
(1) 小物块与木板间的动摩擦因数;
(2)当θ角满足什么条件时,小物块沿木板滑行的距离最小,并求出此最小值.
解析 :(1) 小物块匀速下滑时
解得
(2) 小物块沿斜面上滑
小物块上滑动的距离
联立有
令 ,则
当 时,即θ=60°时,x最小,x最小值为
初速度相同的物块沿着不同角度斜面上滑的最远距离比较
4.如图所示,一质量m=0.4kg的小物块,以V0=2m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离 L=10m.已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的动摩擦因数 .重力加速度g取10 m/s2.求:
(1) 物块加速度的大小及到达B点时速度的大小
(2) 拉力F与斜面的夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?
解析 ① 物块做匀加速直线运动
解得
解析 ② 对物块进行受力分析
分别沿斜面和垂直斜面列方程
联立方程,有
令 ,则