桑桂++曹文平
摘 要:“滑塊-木板”模型是高考中的難點(diǎn)和熱點(diǎn),本文通過對(duì)這一類題目進(jìn)行分析、歸納、分類,試圖希望學(xué)習(xí)者能通過揣摩過程翔實(shí)的范例,體會(huì)這類題目的一般分析方法,對(duì)其物理復(fù)習(xí)中的牛頓第二定律和摩擦力的復(fù)習(xí)有所裨益。
關(guān)鍵詞:“滑塊-木板”模型;摩擦力;牛頓第二定律
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2015)12-0024-5
“滑塊-木塊”模型是考查牛頓第二定律的常見模型,由于其涉及到摩擦力方向、大小的判斷與計(jì)算,有時(shí)還會(huì)涉及到摩擦力的突變、相對(duì)位移的計(jì)算,因此這類題目分析過程較為復(fù)雜,是高考中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。以全國卷為例,2013年新課標(biāo)全國Ⅱ卷25題、2015年新課標(biāo)全國Ⅰ卷25題,以理綜物理壓軸題考查了“滑塊-木板”模型。此類題目綜合性很強(qiáng),學(xué)生要做好這類題目,需要掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律、摩擦力的特點(diǎn)等知識(shí),其中的關(guān)鍵和難點(diǎn)是掌握摩擦力的特點(diǎn)。
摩擦力是由兩個(gè)相互接觸并擠壓的接觸面(即接觸面之間有彈力)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)而產(chǎn)生的阻礙受力物體相對(duì)于施力物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的力。當(dāng)兩接觸面之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力稱為滑動(dòng)摩擦力,兩接觸面之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)產(chǎn)生的摩擦力稱為靜摩擦力。在“滑塊-木板”模型中需要注意摩擦力的以下特點(diǎn):
1 摩擦力的作用效果
摩擦力的作用效果是阻礙受力物體相對(duì)于施力物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢。相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)體現(xiàn)到速度這個(gè)物理量上,因此摩擦力的作用效果就是盡量使產(chǎn)生摩擦力的兩個(gè)接觸面的速度差小。正是因?yàn)檫@個(gè)緣故,摩擦力的方向與受力物體相對(duì)于施力物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反。兩接觸面之間如果受靜摩擦力,一定不會(huì)受滑動(dòng)摩擦力,因?yàn)槭莒o摩擦力時(shí)兩接觸面相對(duì)靜止,速度差為零。
2 摩擦力的大小
靜摩擦力的大小是一個(gè)范圍0 3 摩擦力是動(dòng)力還是阻力 在具體的分析過程中,學(xué)生要注意摩擦力是動(dòng)力還是阻力,因?yàn)椤盎瑝K-木板”模型含有多個(gè)接觸面,而靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力都是既可以做動(dòng)力,也可做阻力。 以上是摩擦力的特點(diǎn),在“滑塊-木板”模型的分析過程中會(huì)用到。本文將常見的“滑塊-木板”模型類的習(xí)題依據(jù)外力作用的對(duì)象和地面是否光滑分為五類,依次為:①地面光滑,木板受外力;②地面光滑,滑塊受外力;③地面粗糙,木板受外力;④地面粗糙,滑塊受外力;⑤地面粗糙,滑塊和木板具有相同的初速度。