专题讲座《斜面上的动力学问题》

1、专题讲座斜面上的动力学问题一、基本道具：粗糙水平面、斜面体（分光滑和粗糙两种情形）、物块（分有无初速度两种情形）二、问题基本特点：粗糙水平面上斜面体始终不动，而物块在斜面体上或静止或运动，求物块的加速度、运动时间、获得速度，物块与斜面体之间的相互作用或斜面体与水平面之间的相互作用等等。三、基本思路：分析各阶段物块和斜面体的受力情况，并确定物块和斜面体的运动性质（由合外力和初速度共同决定，即动力学观点）四、典型事例：（一）斜面体的斜面光滑（即=0）1物块的初速度为零（即v0=0）例1如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面光滑、长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块由静止开始从斜面顶

2、端沿斜面加速下滑，在物块下滑过程中，求：（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；N12mga甲N21MgNf乙（2）物块的加速度、到达斜面底端的时间和速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图甲、乙所示（2）根据牛顿第二定律，物块的加速度a=mgsin/m=gsin 方向沿斜面向下由运动学公式s=at2/2和v2=2as得物块到达斜面底端的时间速度 方向沿斜面向下ABCDh（3）根据牛顿第三定律及平衡条件有：N21= N12= mgcos斜面体受到水平面的支持力N= Mg+ N21cos= Mg+ mgcos2 方向竖直向上摩擦力f= N21sin

3、= mgsincos 方向水平向左拓展1如图所示，如果物块是沿几个倾角不同而高度均为h的光滑斜面由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，试比较物块下滑的加速度大小、到达斜面底端的时间长短和速度大小。解析：由例1（2）的解答结果可知物块的加速度a=mgsin/m=gsin 倾角越大，a越大。当=900时，a有最大值amax=g.物块到达斜面底端的时间倾角越大，t越短。当=900时，t有最小值.bABCD物块到达斜面底端的速度大小与无关。变式1如图所示，如果物块是沿几个倾角不同而底面长均为b的光滑斜面由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，试比较物块下滑的加速度大小、到达斜面底端的时间长短和速度大小。解析

4、：由例1（2）的解答结果可知物块的加速度a=mgsin/m=gsin 倾角越大，a越大。当=900时，a有最大值amax=g.物块到达斜面底端的时间倾角从逐渐增大到900过程中，t先变短后变长。当=450时，t有最小值.物块到达斜面底端的速度大小BACEDOR 倾角越大，v越大。变式2如图所示，如果物块是沿同一个半径为R的圆内几个倾角不同的弦为光滑斜面由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，试比较物块下滑的加速度大小、到达斜面底端的时间长短和速度大小。解析：由例1（2）的解答结果可知物块的加速度a=mgsin/m=gsin=gcos 斜面与竖直面之间的夹角越小，倾角越大，a越大。当=00时，a有最

5、大值amax=g.物块到达斜面底端的时间与或无关。物块到达斜面底端的速度大小 斜面与竖直面之间的夹角越小，倾角越大，v越大。F当=00时，v有最大值。拓展2倾角为的斜面体质量为M，斜面光滑、长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，在物块下滑过程中，给物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。求：（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的加速度、到达斜面底端的时间和速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。N21MgNf拓2乙拓2甲N12mgaF解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图拓2甲、拓2乙所示（2）根据牛顿第二定律，物块的加

6、速度a=（mg+F）sin/m>gsin 方向沿斜面向下由运动学公式s=at2/2和v2=2as得物块到达斜面底端的时间速度 方向沿斜面向下（3）根据牛顿第三定律及平衡条件有：N21= N12= （mg+F）cos斜面体受到水平面的支持力N= Mg+ N21cos= Mg+（mg+F）cos2 方向竖直向上摩擦力f= N21sin= （mg+F）sincos 方向水平向左变式3倾角为的斜面体质量为M，斜面光滑、长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，在物块下滑过程中，给物块上表面黏上一质量为m的橡皮泥，如图所示。求：（1）分别画出物块（含橡

7、皮泥）和斜面体的受力示意图；（2）物块（含橡皮泥）的加速度、到达斜面底端的时间和速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。N21MgNf变3乙变3甲N12（m+m）ga解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图拓2甲、拓2乙所示（2）根据牛顿第二定律，物块的加速度a=（m+m）gsin/（m+m）=gsin 方向沿斜面向下由运动学公式s=at2/2和v2=2as得物块到达斜面底端的时间速度 方向沿斜面向下（3）根据牛顿第三定律及平衡条件有：N21= N12= （m+m）g cos斜面体受到水平面的支持力N= Mg+ N21cos= Mg+（m+m）g cos2 方向竖直向上摩擦力f= N2

8、1sin=（m+m）g sincos 方向水平向左变式4倾角为的斜面体质量为M，斜面光滑、长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块由静止开始从斜面顶端沿斜面加速下滑，在物块下滑过程中，给物块施加一个垂直斜面向下的恒力F，如图所示。求：F（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的加速度、到达斜面底端的时间和速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图变4甲、变4乙所示变4乙N21MgNf变4甲mgaFN12（2）根据牛顿第二定律，物块的加速度a=mgsin/m=gsin 方向沿斜面向下由运动学公式s=at2/2和v2=2as得物块

9、到达斜面底端的时间速度 方向沿斜面向下（3）根据牛顿第三定律及平衡条件有：N21= N12= m g cos+F斜面体受到水平面的支持力N= Mg+ N21cos= Mg+（m g cos+F）cos 方向竖直向上摩擦力f= N21sin=（m g cos+F）sin 方向水平向左2物块的初速度不为零（即v00）v0例2如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面光滑、足够长，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块以一定的初速度v0从斜面底端冲上斜面，物块在斜面上滑动过程中，求：（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的加速度、到达斜面底端的时间和速度；（3）斜面体受到水平面的支持力

10、和摩擦力。N12mga甲N21MgNf乙解：（1）无论是物块上滑还是下滑过程，物块和斜面体的受力示意图均与例1相同，分别如图甲、乙所示（2）物块上滑过程做匀减速运动，下滑过程做匀加速运动，加速度均与例1相同，a=mgsin/m=gsin 方向沿斜面向下由运动学公式s=at2/2和v2=2as得t上+ t下tv0vv0t上丙O物块到达斜面底端的时间根据运动的对称性可知，物块到达斜面底端的速度v= v0 方向沿斜面向下整个过程物块的速度随时间变化的关系图象如图丙所示（取沿斜面向上为正方向）（3）斜面体受到水平面的支持力N和摩擦力f均与例1相同（二）斜面体的斜面粗糙（即0）（下列各种情况中均近似认为

11、滑动摩擦力等于最大静摩擦力）1物块的初速度为零（即v0=0）例3如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块放在斜面上，已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，求：（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；甲FNff12N12mg乙Mgf21F/NfN21N（2）物块的运动性质和加速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图甲、乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力不小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = mg cosmgsin所以

12、，物块在斜面上静止不动，加速度a=0（3）根据平衡条件，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12的合力大小FNf=mg，方向竖直向上F根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力大小F/Nf=mg，方向竖直向下根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N=F/Nf+Mg=mg+Mg摩擦力f=0拓展3在例3中如果给物块施加一个竖直向下的恒力F，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图拓3甲、拓3乙所示拓3乙Mgf21F/NfN21N拓3甲FNff12N12mgF（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦

13、力不小于物块所受重力mg与恒力F的合力沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = （mg+ F）cos（mg+ F）sin所以，物块在斜面上静止不动，加速度a=0这就是所谓的“自锁现象”。（3）根据平衡条件，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12的合力大小FNf= mg+ F，方向竖直向上根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力大小F/Nf= mg+ F，方向竖直向下根据平衡条件可得：斜面体受到水平面的支持力N=F/Nf+Mg= mg+ F +Mg摩擦力f=0变式5在例3中如果给物块上表面黏上一质量为m的橡皮泥，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体

14、的受力示意图分别如图变5甲、变5乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力不小于物块（含橡皮泥）所受重力（m+m）g沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = （m+m）g cos（m+m）g sin变5乙Mgf21F/NfN21N变5甲FNff12N12（m+m）g所以，物块在斜面上静止不动，加速度a=0这也是所谓的“自锁现象”。（3）根据平衡条件，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12的合力大小FNf= （m+m）g，方向竖直向上根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力大小F/Nf= （m+m）g，方向竖直向下F根据平衡条

15、件得：斜面体受到水平面的支持力N=F/Nf+Mg= （m+m）g +Mg摩擦力f=0变式6在例3中如果给物块施加一个垂直斜面向下的恒力F，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图变6甲、变6乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力不小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即变6甲FNff12N12Fmg变6乙Mgff21N21NF/Nffmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin所以，物块在斜面上静止不动，加速度a=0这还是所谓的“自锁现象”。（3）根据平行四边形定则，斜面对物块的支持力N12和静摩

16、擦力f12的合力FNf方向偏向竖直向上左方根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力F/Nf方向偏向竖直向下右方（说明斜面体有相对水平面向右运动的趋势）方法（一）隔离法，结合受力示意图变6丙（m+M）gNFf根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N= mg +Mg+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左方法（二）隔离法，利用正交分解 根据平衡条件，对m：N12= mg cos+ F f12= mgsin 对M：N= N21 cos + f21sin+Mg f= N21sinf21 cos 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相

17、反联立以上各式可得：支持力N= mg +Mg+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左方法（三）整体法，结合受力示意图，利用正交分解 对物块与斜面体的整体受力分析如图变6丙所示 根据平衡条件得：支持力N=（m+M）g+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左思考与讨论：（1）在例3中若给物块施加一个平行于斜面的力F，为了使物块能沿斜面向下滑动，则力F至少为多大？为了使物块能沿斜面向上滑动，则力F至少为多大？（2）在例3中若给物块施加一个水平向右的力F，物块能否实现“自锁现象”。若能，试说明理由；若不能，试分析物块的运动性质，并求出加速度a及力F应满足

18、的条件。例4如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面长为L，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块轻放在斜面顶端，已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，求：（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的运动性质和加速度；mg甲aFNfN12f12乙MgF/Nfff21N21N（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图甲、乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即fmax=N12 = mg cosmgsin所以，物块在斜面上匀加速下滑，根据牛顿第二定律对m

19、，垂直斜面方向N12= mg cos沿斜面方向mgsinf12=ma又 f12=N12联立以上各式可得，加速度a= g（sincos） 方向沿斜面向下（3）根据平行四边形定则，斜面对物块的支持力N12和滑动摩擦力f12的合力FNf方向偏向竖直向上左方根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和滑动摩擦力f21的合力F/Nf方向偏向竖直向下右方（说明斜面体有相对水平面向右运动的趋势）方法（一）隔离法，结合受力示意图根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N= Mg +mgmasin= Mg +mg cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= ma cos= mg cos（sincos）0 方

20、向水平向左方法（二）隔离法，利用正交分解丙（m+M）gNfmaymamax 根据牛顿第二定律，对m：N12= mg cos mgsinf12= ma 对M：N= Mg +N21 cos + f21 sin f= N21sinf21 cos又 f12=N12 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式得：支持力N= Mg +mg cos（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f= mg cos（sincos）0果在物块沿斜面下滑方向水平向左方法（三）整体法，结合受力示意图，利用正交分解根据（2）问可知物块加速度a= g（sincos） 方向沿斜面向下对物块加速度a正交

21、分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图丙所示根据牛顿第二定律有：（m+M）gN =may得支持力N=（m+M）gmasin = Mg +mg cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= max = ma cos= mg cos（sincos）0方向水平向左F拓展4在例4中如果给物块施加一个竖直向下的恒力F，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图拓4甲、拓4乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力小于物块所受重力mg与恒力F的合力沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = （mg+ F）co

22、s（mg+ F）sinF拓4甲amgFNfN12f12拓4乙MgF/Nfff21N21N所以，物块在斜面上匀加速下滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面方向N12=（mg+ F）cos沿斜面方向（mg+ F）sinf12=ma又 f12=N12联立以上各式可得，加速度 方向沿斜面向下（3）根据平行四边形定则，斜面对物块的支持力N12和滑动摩擦力f12的合力FNf方向偏向竖直向上左方根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和滑动摩擦力f21的合力F/Nf方向偏向竖直向下右方（说明斜面体有相对水平面向右运动的趋势）方法（一）隔离法，结合受力示意图根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N= Mg +m

23、g+Fmasin= Mg +（mg+ F）cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= ma cos= （mg+ F）cos（sincos）0 方向水平向左方法（二）隔离法，利用正交分解拓4丙（m+M）gNfmaymamaxF 根据牛顿第二定律，对m：N12=（mg+ F）cos （mg+ F）sinf12= ma 对M：N= Mg +N21 cos + f21 sin f= N21sinf21 cos又 f12=N12 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式可得：支持力N= Mg +（mg+ F）cos（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f=（mg+

24、F）cos（sincos）0方向水平向左方法（三）整体法，结合受力示意图，利用正交分解根据（2）问可知物块加速度 方向沿斜面向下对物块加速度a正交分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图丙所示根据牛顿第二定律有：（m+M）g+FN =may得支持力N=（m+M）g+Fmasin = Mg +（mg+ F）cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= max = ma cos=（mg+ F）cos（sincos）0方向水平向左变式7在例4中如果给物块上表面黏上一质量为m的橡皮泥，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图变7甲、变7乙所示（m+

25、m）g变7甲aFNfN12f12变7乙MgF/Nfff21N21N（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力小于物块（含橡皮泥）所受重力（m+m）g沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = （m+m）g cos（m+m）g sin所以，物块在斜面上匀加速下滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面方向N12= （m+m）g cos沿斜面方向（m+m）g sinf12=（m+m）a又 f12=N12联立以上各式可得，加速度a= g（sincos） 方向沿斜面向下。（3）根据平行四边形定则，斜面对物块的支持力N12和滑动摩擦力f12的合力FNf方向偏向竖直向上左方根

26、据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和滑动摩擦力f21的合力F/Nf方向偏向竖直向下右方（说明斜面体有相对水平面向右运动的趋势）方法（一）隔离法，结合受力示意图根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N= Mg +（m+m）g（m+m）asin= Mg +（m+m）g cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f=（m+m）a cos= （m+m）g cos（sincos）0方向水平向左方法（二）隔离法，利用正交分解 根据牛顿第二定律，对m：N12=（m+m）g cos （m+m）g sinf12=（m+m）a 对M：N= Mg +N21 cos + f21 sin f= N21sinf2

27、1 cos又 f12=N12 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式得：支持力N= Mg +（m+m）g cos（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f=（m+m）g cos（sincos）0方向水平向左方法（三）整体法，结合受力示意图，利用正交分解根据（2）问可知物块加速度 方向沿斜面向下变7丙（m+m +M）gNf（m+m）ay（m+m）a（m+m）ax对物块加速度a正交分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图丙所示。根据牛顿第二定律有：（m+m + M）gN =（m+m）ay得支持力N=（m+m +M）g（m+m）asin = Mg +（m+m

28、）g cos（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f=（m+m）ax =（m+m）a cos=（m+m）g cos（sincos）0方向水平向左F变式8在例4中如果在物块由静止释放的同时给物块施加一个垂直斜面向下的恒力F，而其它条件不变，如图所示，则情况如何？解：（1）物块和斜面体的受力示意图分别如图变8甲、变8乙所示（2）已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力可能不小于或小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即变8甲FNff12N12Fmg变8乙Mgff21N21NF/Nffmax=N21 = （mg cos+ F）或mgsin所以，物块在斜面上可能静止不

29、动，加速度a=0；也可能匀加速下滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面方向N12=（mg+ F）cos沿斜面方向mgsinf12=ma又 f12=N12联立以上各式可得，加速度 方向沿斜面向下。（3）根据平行四边形定则，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12或滑动摩擦力f12的合力FNf方向偏向竖直向上左方根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21或滑动摩擦力f12的合力F/Nf方向偏向竖直向下右方（说明斜面体有相对水平面向右运动的趋势）方法（一）隔离法，结合受力示意图根据平衡条件得：当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时斜面体受到水平面的支持力N= Mg +m

30、g+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时斜面体受到水平面的支持力N= Mg +mg+ F cosmasin= Mg +（mg cos+ F）（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f= Fsin+ma cos=（mg cos+ F）（sincos）0方向水平向左方法（二）隔离法，利用正交分解 当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时 根据平衡条件，对m：N12= mg cos+ F （静摩擦力） f12= mgsin 对M：N= Mg+ N21 cos + f21 sin f= N21sinf21

31、 cos 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式得：支持力N= Mg +mg+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左变8丙（m+M）gNFf当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时根据牛顿第二定律，对m：N12= mg cos+ F （滑动摩擦力） f12=N12 = （mg cos+ F） 对M：N= Mg+ N21 cos + f21 sin f= N21sinf21 cos 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式得：支持力N= Mg +（mg cos+ F）（cos+sin）

32、 方向竖直向上摩擦力f=（mg cos+ F）（sincos）0 方向水平向左方法（三）整体法，结合受力示意图，利用正交分解变8丁（m+M）gNfmaymamaxF 当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时 对物块与斜面体的整体受力分析如图变8丙所示根据平衡条件得：支持力N=（m+M）g+ F cos 方向竖直向上摩擦力f= Fsin0 方向水平向左当fmax=N21 = （mg cos+ F）mgsin时根据（2）问可知物块加速度方向沿斜面向下对物块加速度a正交分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图变8丁所示。根据牛顿第二定律有：（m+ M）g+ F cosN

33、=may f Fsin=max得支持力N Mg +（mg cos+ F）（cos+sin）方向竖直向上摩擦力f =（mg cos+ F）（sincos）0方向水平向左思考与讨论：（3）在例4中若给物块施加一个平行于斜面向上的力F，为了使物块能沿斜面向上滑动，则力F至少为多大？（4）在例4中若给物块施加一个水平向右的力F，试分析物块的运动性质，并求出加速度a及力F应满足的条件。2物块的初速度不为零（即v00）v0例5如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面足够长，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块以一定的初速度v0从斜面底端冲上斜面，已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且tan，求：物块在

34、斜面上滑动过程中，（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的运动性质和加速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块在斜面上滑动过程中，物块和斜面体的受力示意图分别如图甲、乙所示。最后物块静止在斜面上不动，物块和斜面体的受力示意图分别如图丙、丁所示（与例3相同）丙FNff12N12mg丁Mgf21F/NfN21Nf乙Mgf21N21Nv甲aN12mgf12（2）物块沿斜面匀减速上滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面方向N12= mg cos沿斜面方向mgsin+f12=ma又 f12=N12联立以上各式可得，加速度大小a= g（sin+cos） 方向沿斜面向下当物块速度

35、减小为零时，由于tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力不小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = mg cosmgsin所以，物块最后静止在斜面上不动，加速度a=0（3）物块沿斜面匀减速上滑过程中，方法（一）隔离法，利用正交分解 根据牛顿第二定律，对m：N12= mg cos mgsin+f12= ma 对M：N= Mg +N21 cos f21 sin f= N21sin+f21 cos又 f12=N12 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反联立以上各式可得：支持力N= Mg +mg cos（cossin）方向竖直向上摩擦力f= mg cos（

36、sin+cos）0方向水平向左方法（二）整体法，结合受力示意图，利用正交分解丙（m+M）gNfmaymamax根据（2）问可知物块加速度a= g（sin+cos） 方向沿斜面向下对物块加速度a正交分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图丙所示根据牛顿第二定律有：（m+M）gN =may得支持力N=（m+M）gmasin = Mg +mg cos（cossin） 方向竖直向上摩擦力f= max = ma cos= mg cos（sin+cos）0方向水平向左当物块最后静止在斜面上不动时，根据平衡条件可知，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12的合力大小FNf=mg，方向竖直向上根据牛

37、顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力大小F/Nf=mg，方向竖直向下根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N=F/Nf+Mg=mg+Mg 方向竖直向上摩擦力f=0变式9在例5中如果tan，而其它条件不变，则情况如何？解：（1）物块先沿斜面向上滑动过程中，物块和斜面体的受力示意图分别如图变9甲、变9乙所示。然后沿斜面向下滑动过程中，物块和斜面体的受力示意图分别如图变9丙、变9丁所示（与例4相同）变9乙fMgf21N21Nmga1v变9甲N12f12v变9丙a2mgFNfN12f12变9丁MgF/Nfff21N21N（2）物块先沿斜面匀减速上滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面

38、方向N12= mg cos沿斜面方向mgsin+f12=ma1又 f12=N12联立以上各式可得，加速度大小a1= g（sin+cos） 方向沿斜面向下tt上+ t下v0vv0t上变9戊O由于tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力小于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = mg cosmgsin所以，当物块速度减小为零时，物块又沿斜面匀加速下滑，a2= g（sincos） 方向沿斜面向下（与例4相同，这里不再赘述）。整个过程物块的速度随时间变化的关系图象如图变9戊所示（取沿斜面向上为正方向）（3）物块先沿斜面匀减速上滑过程中，斜面体受到水平面的支持力N=（m+M）gma1s

39、in = Mg +mg cos（cossin） 方向竖直向上摩擦力f= ma1 cos= mg cos（sin+cos）0方向水平向左（与例5相同，这里不再赘述）。物块再沿斜面匀加速下滑过程中，斜面体受到水平面的支持力N= Mg +mgma2sin= Mg +mg cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= ma2 cos= mg cos（sincos）0 方向水平向左（与例4相同，这里不再赘述）。拓展5在例5、变式9中，如果在物块沿斜面上滑过程，给物块施加一个竖直向下的恒力F，而其它条件不变，则情况如何？变式10在例5、变式9中，如果在物块沿斜面上滑过程，给物块上表面黏上一质量为m的橡

40、皮泥，而其它条件不变，则情况如何？变式11在例5、变式9中，如果在物块沿斜面上滑过程，给物块施加一个垂直斜面向下的恒力F，而其它条件不变，则情况如何？思考与讨论：（5）在例5、变式9中，若给物块施加一个平行于斜面向上的力F，为了使物块能沿斜面向上匀速滑动，则力F应为多大？（6）在例5、变式9中，若给物块施加一个水平向右的力F，试分析物块的运动性质，并求出加速度a及力F应满足的条件。v0以上情况请同学们自行分析，这里不一一赘述。例6如图所示，倾角为的斜面体质量为M，斜面足够长，始终静止在粗糙的水平面上，有一质量为m的物块以一定的初速度v0从斜面顶端沿斜面下滑，已知物块与斜面之间的动摩擦因数为，且

41、tan，求：物块在斜面上滑动过程中，（1）分别画出物块和斜面体的受力示意图；（2）物块的运动性质和加速度；（3）斜面体受到水平面的支持力和摩擦力。解：（1）物块在斜面上滑动过程中，物块和斜面体的受力示意图分别如图甲、乙所示。最后物块静止在斜面上不动，物块和斜面体的受力示意图分别如图丙、丁所示（与例3相同）（2）物块先沿斜面匀减速下滑，根据牛顿第二定律对m，垂直斜面方向N12= mg cos沿斜面方向f12mgsin=ma又 f12=N12丙FNff12N12mg丁Mgf21F/NfN21Nv0甲aN12mgf12ff21N21乙MgN联立以上各式可得，加速度大小a= g（cossin） 方向沿

42、斜面向上由于tan，说明物块与斜面之间的最大静摩擦力大于物块所受重力mg沿斜面向下的分力，即fmax=N21 = mg cosmgsin所以，当物块速度减小为零时，物块最后静止在斜面上不动，加速度a=0（与例5相同，这里不再赘述）。（3）物块沿斜面匀减速下滑过程中，方法（一）隔离法，利用正交分解 根据牛顿第二定律，对m：N12= mg cos f12mgsin= ma 对M：N= Mg +N21 cos+f21 sin f= N21sinf21 cos又 f12=N12 根据牛顿第三定律：N21= N12，f21 =f12 方向相反 联立以上各式可得：支持力N= Mg +mg cos（cos+

43、sin）方向竖直向上摩擦力f= mg cos（cossin）0方向水平向右方法（二）整体法，结合受力示意图，利用正交分解丙（m+M）gNfmaymamax根据（2）问可知物块加速度a= g（cossin） 方向沿斜面向下对物块加速度a正交分解为ax和ay并对物块与斜面体的整体受力分析如图丙所示根据牛顿第二定律有：N（m+M）g =may得支持力N=（m+M）g+masin = Mg +mg cos（cos+sin） 方向竖直向上摩擦力f= max = ma cos= mg cos（cossin）0方向水平向右当物块最后静止在斜面上不动时，根据平衡条件，斜面对物块的支持力N12和静摩擦力f12的合力大小FNf=mg，方向竖直向上根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力N21和静摩擦力f21的合力大小F/Nf=mg，方向竖直向下根据平衡条件得：斜面体受到水平面的支持力N=F/Nf+Mg=mg+Mg 方向竖直向上摩擦力f=0思考与讨论：（7）在例6中若给物块施加一个平行于斜面向下的力F，为了使物块能沿斜面向下匀速滑动，则力F应为多大？变式12在例6中如果=tan，而其它条件不变，则情况如何？变12甲FNff12N12mg变12乙Mgf21F/NfN21N解：（1）物块沿斜面滑动过程中，物块和斜面体的受力示意图分别如图变12甲、变12乙所示。（2）由于=tan，说