高中物理必修1受力分析斜面上物塊非平衡狀態(tài)模型無答案

1、課題：受力分析-斜面上物塊非平衡狀態(tài)模型備課老師：黃少龍適用情況：期末復習（尖子生）一、教學目的1、熟練受力分析方法：整體法和隔離法；合成法和正交分解法;2、掌握該模型中物塊在斜面上不平衡時的受力分析；3、掌握該模型中斜面的受力分析；4、區(qū)別不同情況下的異同；二、教學內容1、物塊不受外力 F作用在斜面上做勻變速直線運動時物塊和斜面的受力分析;2、物塊受外力F作用在斜面上做勻變速直線運動時物塊和斜面的受力分析；三、知識點、例題講解和方法總結1、斜面光滑且靜止，物塊加速下滑模型：M的頂端滑下，斜面保持靜止,如圖所示，質量為 m的物塊從斜面光滑，底部粗糙的斜面 分析物塊和斜面各自的受力情況；對m ,

2、受力分析圖如圖甲所示；對 M,如乙圖所示;對物塊，垂直于斜面方向有：FN = mg cos ,二 沿斜面方向由牛頓第二定律，得： mgsinQ =ma,a =gsin9 ,即物塊沿斜面向下做勻加速直線運動。對斜面，由受力平衡，得豎直方向有：5支=Mg + F壓cos6 ,由于F壓=FN = mg cos ,所以F支=Mg + mg cos2 9水平方向有：地面對斜面的摩擦力f地=5壓sinH =mgsincosg ,方向水平向左;補充拓展： 上面的方法是利用隔離法將物塊和斜面分開受力分析，當然，我們還可以用整體法來分析地面對斜面的支持力 F支和摩擦力f地。這種方法得先畫出物塊 m的合力方向，或

3、者加速度的方向。下面就用加速度 a來表示，然后分解加速度。對物塊進行受力分析后，我們可以得到a = gsin 二將物塊的加速度a分解成如上圖所示的兩個分加速度a1和a2 ；所以 a1 = a cose = g sin 日 cos6 , a2 = a sin e = g sin a sin 9 = g sin2 6那么對于整體的話怎么理解呢？整體的話，在水平方向 可以理解為有個水平向左的合加速度a1,那么就需要一個合力，也就是地面給整體的向左的摩擦力f地，大小為f地=ma1 =mgsin8cos6 ,方向水平向左；在豎直方向可以理解為有個向下的加速度a2,也就是對于物塊而言失重了G失=ma2 =

4、mgsi#日，那么整體對地面的壓力，或者說地面對整體的支持力就為總重力減去失重部分，即 F支=Mg mg G失=Mg mg - mg sin2 1 - Mg mg cos2 -所以，當我們用這種理解方式去解題時，會快速一下，有人把這種方法稱為高級的整體法。在后續(xù)的一些物理模型中，我們還會遇到這一類的解題方法，希望同學們能完全理解這種方法，并真正運用到解題過程中去。例1、如圖所示，物塊 m在斜面底端獲得一沿余面向上的初速度v0 ,斜面光滑，斜面 M底座粗糙且斜面靜止在水平地面上，物塊始終沒有滑離斜面，在物塊向上滑行到最終回到斜面 TOC o 1-5 h z 底端過程中，下列說法正確的是（）A、物

5、塊的加速度保持不變B、物塊對斜面的壓力保持不變*C、地面對斜面的支持力先變大后變小025D、斜面對地面的摩擦力始終水平向右2、斜面粗糙，物塊加速下滑模型：如圖所示，質量為 m的物塊從粗糙的斜面 M的頂端滑下，斜面保持靜止，斜面和物塊間的 動摩擦因數(shù)為N ,分析物塊和斜面各自的受力情況；隔離法對m ,受力分析圖如圖甲所示；對 M,如乙圖所示;對物塊m,垂直于斜面方 向有：FN =mgcosi沿斜面方向由牛頓第二定律，得：mg sin 0 - M-mg cos6 = ma, a = g sin 0 - M-g cosQ ,即物塊沿斜面向下做勻加速直線運動。對斜面M ,由受力平衡，得豎直方 向有：5

6、支=Mg + F壓cos6 + f sin日,由于F壓=FN = mg cos6 ,2f = f = Nmg cos ,所以 F支=Mg +mg cos 8 + Hmg cos sin 8222c水平萬向有：f地+ f cosH = % sin日，所以 腦=mgsin日cosH - Nmg cos日，萬向水平向左；其實這里還有一點很多同學會有疑問：地面對斜面的摩擦力怎么確定？在不考慮地面的摩擦力時，斜面受力分析圖如右：.2因為：f在水平方向白分量為f cos = Rmg cos cos = Nmg cos 8 ,%在水平方向的分量為 F壓sin = mg cos9 sin日；想要確定地面對斜面

7、是否有摩擦力，則需判斷f在水平方向的分量和 F壓在水平方向的分量的大小關系；由于物塊能沿斜面下滑，所以可得mgsin日 Rmg cosH ;所以可得mg cos sin8 =g cos2 ,即可得地面對斜面的摩擦力應水平向左，大小為f地=mg sin c cos 一 mg cos2 日；整體法對物塊m,比較容易得到物塊 m的加速度a ,并a將進行分解，如圖所示:由于 a = g sin a Ng cos6 ；所以： a1 = a cos 1 - (g sin 1 -g cosr) cosBa2 = asin =(gsi n - gcos)sin按照前面講整體法可得：地面對斜面的摩擦力：f地=m

8、a = mg sin日cosH - Nmg cos2日,方向水平向左地面對斜面的支持力：5支=Mg + mg - ma2 = Mg + mg cos2 6 + Nmg sin 9 cos6很明顯，利用整體法比隔離法更快速。3、斜面粗糙，物塊沿斜面向上減速模型：若物塊m與斜面M間存在摩擦，動摩擦因數(shù)為 N ,物塊沿斜面向上減速過程中，物塊和斜 面的受力如何？對物塊受力分析，得垂直斜面方向有：Fn = mg cos?沿斜面方向由牛頓第二定律，得：mg sin +Nmg cosB = ma, a = g sin B十Ng cos8 ,加速度方向沿斜面向下；將加速度a分解成水平方向a1和豎直方向a2所

9、以： a1 = a cos 二-(g sing cosr) cos 二a2=asin =(gsin gcos)sin按照前面講整體法可得：地面對斜面的摩擦力：f地=ma = mg sin日cos + Nmg cos2 8 ,方向水平向左地面對斜面的支持力：F支=Mg +mg -ma2 = Mg +mg cos2 8 - Nmg sin c cos例1、如圖所示，在水平地面上放置一質量為 M的斜面，在斜面頂端放一質量為 m的物塊, 并給物塊一沿斜面向下的初速度 v0,物塊向下運動的過程中斜面保持靜止，已知地面與斜面的動摩擦因數(shù)為3 ,物塊與斜面的動摩擦因數(shù)為卜2,重力加速度為g,下列說法正確的是

10、（）A、物塊對斜面的壓力大小始終等于mgcosHB、斜面對物塊的摩擦力大小始終等于1mgcosuC、若物塊沿斜面向下加速，則地面給斜面的摩擦力水平向左D、若物塊沿斜面向下加速，則地面給斜面的支持力大于Mg - mgE、若物塊沿斜面向下減速，則斜面給地面的摩擦力水平向左F、若物塊沿斜面向下減速，則斜面給地面的壓力大于Mg - mg4、斜面與物塊無摩擦，物塊受拉力F作用模型：如圖所示，物塊 m與斜面M無摩擦，受到沿斜面向上的拉力F后向上加速運動，斜面在水平地面上保持靜止，分析物塊和斜面的受力分析；物塊和斜面的受力分析圖請同學們自己動手畫；對物塊m,有垂直斜面方向， FN = mg cos?沿斜面方

11、向，由牛屯第二定律得，F(xiàn) -mgsin6 = ma對斜面M,有豎直方向，F(xiàn)支=Mg +F壓cos9 = Mg + mg cos2 9 ,方向豎直向上；水平方向，f地=5壓sin日=mg cossin ,方向水平向左；由于物體受到了外力 F的作用而處于非平衡狀態(tài)，這時候我們不能用整體法；有的同學就會 問，老師，那什么時候才能用整體法？ 整體法的選用：整體不受外力作用；若整體受外力作用，那么要滿足兩個物體都受力平衡或者兩個物體相對靜止；這種模型中，系統(tǒng)受到外力的作用， 但是物塊和斜面沒有相同的狀態(tài)，所以不能用整體法進行受力分析。例1、如圖所示，放在光滑斜面上的物塊 m受到平行于斜面的推力 F的作用

12、沿斜面向下運動, 斜面M保持靜止，重力加速度取 g,下列說法正確的是（A、物塊對斜面的壓力始終不變B、地面對斜面的摩擦力方向水平向右，大小為 F cos?C、若F增大，則地面對斜面的摩擦力也增大D、若F減小，則斜面對地面的壓力也減小5、斜面與物塊有摩擦，物塊受拉力F作用模型：如圖所示，物塊m與斜面M的動摩擦因數(shù)為 N ,物塊受到沿斜面向上的拉力 F后向上加速 運動，斜面在水平地面上保持靜止，分析物塊和斜面的受力分析；物塊和斜面的受力分析圖請同學們自己動手畫; 對物塊m,有垂直斜面方向，F(xiàn)N =mgcosu沿斜面方向，由牛屯第二定律得，F(xiàn) mgsinH -Nmg cosB = ma對斜面M,有豎直方向，5支=Mg + F壓 cosO - f sin e = Mg + mg cos2 9 一 Nmg cos6 sin 0 ,方向豎直向上；水平方向，地=5壓sin日+ fcos = mg cossin日+ Nmg cos28 ,方向水平向左；總結：不難發(fā)現(xiàn)，當 F增大時，物塊對斜面的壓力大小和方向都不變，物塊對斜面的摩擦 力大小和方向都不變，所以，只要物塊受到F的作用向上做勻加速直線運動，那么不管F多大，斜面受到地面的支持力和摩擦力都不變。若物塊向下加速呢？對物塊m,有垂直斜面方向， FN=mg cos u沿斜面方向，由牛屯第二定