高中物理必修1受力分析斜面上物块非平衡状态模型无答案

1、课题：受力分析-斜面上物块非平衡状态模型备课老师：黄少龙适用情况：期末复习（尖子生）一、教学目的1、熟练受力分析方法：整体法和隔离法；合成法和正交分解法;2、掌握该模型中物块在斜面上不平衡时的受力分析；3、掌握该模型中斜面的受力分析；4、区别不同情况下的异同；二、教学内容1、物块不受外力 F作用在斜面上做匀变速直线运动时物块和斜面的受力分析;2、物块受外力F作用在斜面上做匀变速直线运动时物块和斜面的受力分析；三、知识点、例题讲解和方法总结1、斜面光滑且静止，物块加速下滑模型：M的顶端滑下，斜面保持静止,如图所示，质量为 m的物块从斜面光滑，底部粗糙的斜面 分析物块和斜面各自的受力情况；对m ,

2、受力分析图如图甲所示；对 M,如乙图所示;对物块，垂直于斜面方向有：FN = mg cos ,二 沿斜面方向由牛顿第二定律，得： mgsinQ =ma,a =gsin9 ,即物块沿斜面向下做匀加速直线运动。对斜面，由受力平衡，得竖直方向有：5支=Mg + F压cos6 ,由于F压=FN = mg cos ,所以F支=Mg + mg cos2 9水平方向有：地面对斜面的摩擦力f地=5压sinH =mgsincosg ,方向水平向左;补充拓展： 上面的方法是利用隔离法将物块和斜面分开受力分析，当然，我们还可以用整体法来分析地面对斜面的支持力 F支和摩擦力f地。这种方法得先画出物块 m的合力方向，或

3、者加速度的方向。下面就用加速度 a来表示，然后分解加速度。对物块进行受力分析后，我们可以得到a = gsin 二将物块的加速度a分解成如上图所示的两个分加速度a1和a2 ；所以 a1 = a cose = g sin 日 cos6 , a2 = a sin e = g sin a sin 9 = g sin2 6那么对于整体的话怎么理解呢？整体的话，在水平方向 可以理解为有个水平向左的合加速度a1,那么就需要一个合力，也就是地面给整体的向左的摩擦力f地，大小为f地=ma1 =mgsin8cos6 ,方向水平向左；在竖直方向可以理解为有个向下的加速度a2,也就是对于物块而言失重了G失=ma2 =

4、mgsi#日，那么整体对地面的压力，或者说地面对整体的支持力就为总重力减去失重部分，即 F支=Mg mg G失=Mg mg - mg sin2 1 - Mg mg cos2 -所以，当我们用这种理解方式去解题时，会快速一下，有人把这种方法称为高级的整体法。在后续的一些物理模型中，我们还会遇到这一类的解题方法，希望同学们能完全理解这种方法，并真正运用到解题过程中去。例1、如图所示，物块 m在斜面底端获得一沿余面向上的初速度v0 ,斜面光滑，斜面 M底座粗糙且斜面静止在水平地面上，物块始终没有滑离斜面，在物块向上滑行到最终回到斜面 TOC o 1-5 h z 底端过程中，下列说法正确的是（）A、物

5、块的加速度保持不变B、物块对斜面的压力保持不变*C、地面对斜面的支持力先变大后变小025D、斜面对地面的摩擦力始终水平向右2、斜面粗糙，物块加速下滑模型：如图所示，质量为 m的物块从粗糙的斜面 M的顶端滑下，斜面保持静止，斜面和物块间的 动摩擦因数为N ,分析物块和斜面各自的受力情况；隔离法对m ,受力分析图如图甲所示；对 M,如乙图所示;对物块m,垂直于斜面方 向有：FN =mgcosi沿斜面方向由牛顿第二定律，得：mg sin 0 - M-mg cos6 = ma, a = g sin 0 - M-g cosQ ,即物块沿斜面向下做匀加速直线运动。对斜面M ,由受力平衡，得竖直方 向有：5

6、支=Mg + F压cos6 + f sin日,由于F压=FN = mg cos6 ,2f = f = Nmg cos ,所以 F支=Mg +mg cos 8 + Hmg cos sin 8222c水平万向有：f地+ f cosH = % sin日，所以 脑=mgsin日cosH - Nmg cos日，万向水平向左；其实这里还有一点很多同学会有疑问：地面对斜面的摩擦力怎么确定？在不考虑地面的摩擦力时，斜面受力分析图如右：.2因为：f在水平方向白分量为f cos = Rmg cos cos = Nmg cos 8 ,%在水平方向的分量为 F压sin = mg cos9 sin日；想要确定地面对斜面

7、是否有摩擦力，则需判断f在水平方向的分量和 F压在水平方向的分量的大小关系；由于物块能沿斜面下滑，所以可得mgsin日 Rmg cosH ;所以可得mg cos sin8 =g cos2 ,即可得地面对斜面的摩擦力应水平向左，大小为f地=mg sin c cos 一 mg cos2 日；整体法对物块m,比较容易得到物块 m的加速度a ,并a将进行分解，如图所示: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按照前面讲整体法可得：地面对斜面的摩擦力：f地=m

8、a = mg sin日cosH - Nmg cos2日,方向水平向左地面对斜面的支持力：5支=Mg + mg - ma2 = Mg + mg cos2 6 + Nmg sin 9 cos6很明显，利用整体法比隔离法更快速。3、斜面粗糙，物块沿斜面向上减速模型：若物块m与斜面M间存在摩擦，动摩擦因数为 N ,物块沿斜面向上减速过程中，物块和斜 面的受力如何？对物块受力分析，得垂直斜面方向有：Fn = mg cos?沿斜面方向由牛顿第二定律，得：mg sin +Nmg cosB = ma, a = g sin B十Ng cos8 ,加速度方向沿斜面向下；将加速度a分解成水平方向a1和竖直方向a2所

9、以： a1 = a cos 二-(g sing cosr) cos 二a2=asin =(gsin gcos)sin按照前面讲整体法可得：地面对斜面的摩擦力：f地=ma = mg sin日cos + Nmg cos2 8 ,方向水平向左地面对斜面的支持力：F支=Mg +mg -ma2 = Mg +mg cos2 8 - Nmg sin c cos例1、如图所示，在水平地面上放置一质量为 M的斜面，在斜面顶端放一质量为 m的物块, 并给物块一沿斜面向下的初速度 v0,物块向下运动的过程中斜面保持静止，已知地面与斜面的动摩擦因数为3 ,物块与斜面的动摩擦因数为卜2,重力加速度为g,下列说法正确的是

10、（）A、物块对斜面的压力大小始终等于mgcosHB、斜面对物块的摩擦力大小始终等于1mgcosuC、若物块沿斜面向下加速，则地面给斜面的摩擦力水平向左D、若物块沿斜面向下加速，则地面给斜面的支持力大于Mg - mgE、若物块沿斜面向下减速，则斜面给地面的摩擦力水平向左F、若物块沿斜面向下减速，则斜面给地面的压力大于Mg - mg4、斜面与物块无摩擦，物块受拉力F作用模型：如图所示，物块 m与斜面M无摩擦，受到沿斜面向上的拉力F后向上加速运动，斜面在水平地面上保持静止，分析物块和斜面的受力分析；物块和斜面的受力分析图请同学们自己动手画；对物块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 -mgsin6 = ma对斜面M,有竖直方向，F支=Mg +F压cos9 = Mg + mg cos2 9 ,方向竖直向上；水平方向，f地=5压sin日=mg cossin ,方向水平向左；由于物体受到了外力 F的作用而处于非平衡状态，这时候我们不能用整体法；有的同学就会 问，老师，那什么时候才能用整体法？ 整体法的选用：整体不受外力作用；若整体受外力作用，那么要满足两个物体都受力平衡或者两个物体相对静止；这种模型中，系统受到外力的作用， 但是物块和斜面没有相同的状态，所以不能用整体法进行受力分析。例1、如图所示，放在光滑斜面上的物块 m受到平行于斜面的推力 F的作用

12、沿斜面向下运动, 斜面M保持静止，重力加速度取 g,下列说法正确的是（A、物块对斜面的压力始终不变B、地面对斜面的摩擦力方向水平向右，大小为 F cos?C、若F增大，则地面对斜面的摩擦力也增大D、若F减小，则斜面对地面的压力也减小5、斜面与物块有摩擦，物块受拉力F作用模型：如图所示，物块m与斜面M的动摩擦因数为 N ,物块受到沿斜面向上的拉力 F后向上加速 运动，斜面在水平地面上保持静止，分析物块和斜面的受力分析；物块和斜面的受力分析图请同学们自己动手画; 对物块m,有垂直斜面方向，FN =mgcosu沿斜面方向，由牛屯第二定律得，F mgsinH -Nmg cosB = ma对斜面M,有竖直方向，5支=Mg + F压 cosO - f sin e = Mg + mg cos2 9 一 Nmg cos6 sin 0 ,方向竖直向上；水平方向，地=5压sin日+ fcos = mg cossin日+ Nmg cos28 ,方向水平向左；总结：不难发现，当 F增大时，物块对斜面的压力大小和方向都不变，物块对斜面的摩擦 力大小和方向都不变，所以，只要物块受到F的作用向上做匀加速直线运动，那么不管F多大，斜面受到地面的支持力和摩擦力都不变。若物块向下加速呢？对物块m,有垂直斜面方向， FN=mg cos u沿斜面方向，由牛屯第二定