第8讲滑块---斜面模型(解题技巧类)
高中物理斜面滑块专题
高中物理斜面滑块专题是一个重要的知识点,主要涉及力和运动的综合问题。
在解决斜面滑块问题时,需要注意以下几个方面:受力分析:对滑块进行受力分析,包括重力、支持力、摩擦力和可能存在的外力。
根据斜面的角度和滑块的运动状态,判断各力的方向和大小。
运动分析:根据题意分析滑块的运动状态,如静止、匀速直线运动、匀加速运动或匀减速运动。
同时要明确运动的方向和加速度的方向。
牛顿第二定律:如果滑块做匀变速运动,需要使用牛顿第二定律(F=ma)来分析力和运动的关系。
注意要分析沿斜面方向和垂直斜面方向的力,并根据需要选择正方向。
摩擦力分析:根据斜面的角度、滑块的运动状态和摩擦因数,判断摩擦力的方向和大小。
注意区分滑动摩擦力和静摩擦力,并注意滑动摩擦力公式f=μN中N的取值。
平衡条件:在某些情况下,滑块处于静止或匀速直线运动状态,需要使用平衡条件(如F=0,∑F=0)来解决问题。
功能关系:如果涉及到能量的转化或守恒,需要使用功能关系进行分析,如重力做功与重力势能变化的关系,动能定理等。
圆周运动和天体问题:在某些情况下,滑块可能做圆周运动或涉及天体问题,需要使用相应的公式和规律进行分析。
在解决斜面滑块问题时,需要注意多解问题和分类讨论,同时要善于运用图解法和正交分解法来解决问题。
通过多练习不同类型的题
目,可以逐步提高解决斜面滑块问题的能力。
高考物理建模之斜面模型
高考物理建模之斜面模型斜面模型是高中物理最重要也最常见模型,在历年月考、各地期末考乃至高考试卷中,斜面模型是常考题型。
涉及斜面模型的知识很多,有共点平衡问题、牛顿运动定律、电磁场知识、平抛规律、功能关系等。
题型变化多样,考查灵活多变,所以斜面模型是学生必需掌握的重要模型斜面共点力平衡问题这类问题往往涉及物体静止在斜面或在斜面上匀速运动,解题思路是利用"隔离法"或"整体法"受力,然后利用"合成法"或"正交分析法"求解。
经典例题如下图所示,质量为m的木块静止在斜面上,斜面质量为M,倾角为θ,求木块受到的支持力N1和摩擦力f1,以及地面对斜面的支持力N2和摩擦力f2。
解析:首先掌握木块的受力分析,如下图所示:由正交分析法可知:对木块有:f1=mgsinθ,N=mgcosθ(隔离法)对斜面来说,如果我们对斜面受力,显然很复杂,因为斜面受到很多力。
此时,可以考虑对斜面和木块作为一个整体进行受力分析(整体法)。
需要注意的是,使用整体法时我们只考虑外界物体对这个整体施加的力(外力),不考虑整体内部之间的力(内力)。
PS:何为外力,内力?所谓"外力",就是整体以外的物体对整体施加的力。
这里的整体指的是"斜面和木块",则与该整体接触的物体只有"地球"以及"地面"。
因此,对整体受力时,只考虑"地球"、"地面"对整体施加的"外力"。
所谓"内力",就是整体内部物体间存在相互作用力。
比如说斜面和木块间存在相互作用的一对摩擦力,相互作用的一对支持力和压力,这些就是内力,使用整体法时这些内力不用考虑。
基于上述分析,我们以"斜面"和"木块"整体受力,如下图所示:显然,由于整体处于静止状态,水平方向上有:F x(合)=0,竖直方向上有:Fy(合)=0。
高中物理斜面滑块专题
高中物理斜面滑块专题【实用版】目录1.斜面滑块专题概述2.斜面滑块的基本概念3.斜面滑块的物理原理4.斜面滑块的应用实例5.斜面滑块的解题技巧6.总结正文【斜面滑块专题概述】高中物理斜面滑块专题是针对斜面滑块这一物理现象进行深入研究的一个专题。
在高中物理课程中,斜面滑块专题涉及到对斜面滑块的基本概念、物理原理以及应用实例的讲解,同时还会教授学生如何运用解题技巧来解决斜面滑块问题。
本文将从这几个方面对高中物理斜面滑块专题进行详细介绍。
【斜面滑块的基本概念】斜面滑块是指一个物体在斜面上滑动的过程。
在斜面滑块问题中,通常会涉及到物体的质量、斜面的倾角、摩擦力以及重力势能和动能的转化等问题。
了解斜面滑块的基本概念,有助于我们更好地理解斜面滑块的物理原理和解决实际问题。
【斜面滑块的物理原理】斜面滑块的物理原理主要包括以下几个方面:1.重力势能和动能的转化:物体在斜面上滑动时,重力势能会转化为动能。
2.摩擦力的作用:摩擦力是阻碍物体在斜面上滑动的力,其大小与物体所受的压力和斜面的粗糙程度有关。
3.动能定理:在斜面滑块过程中,物体的动能变化等于所受的外力做功,即动能定理。
【斜面滑块的应用实例】斜面滑块在现实生活中的应用非常广泛,例如物体的运输、机械设备的运动等。
在高中物理课程中,斜面滑块应用实例主要体现在习题中,通过解决实际问题,让学生更好地理解和运用斜面滑块的物理原理。
【斜面滑块的解题技巧】解决斜面滑块问题,可以运用以下几种解题技巧:1.分析物体受力情况:对物体在斜面上的受力进行分析,找出主要的力以及它们的关系。
2.运用动能定理:根据动能定理,列出物体在斜面上滑动过程中动能的变化,从而求解问题。
3.考虑摩擦力的影响:在解题过程中,要充分考虑摩擦力的影响,特别是在物体速度较大时,摩擦力可能成为影响物体滑动的重要因素。
4.运用守恒定律:在某些斜面滑块问题中,可以运用守恒定律来求解,例如能量守恒定律、动量守恒定律等。
高中物理模型法解题——斜面问题模型
高中物理模型法解题模板————斜面问题模型【模型概述】在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题.我们对这一模型的例举和训练也比较多,遇到这类问题时,以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法.1.自由释放的滑块能在斜面上(如图1-1 甲所示)匀速下滑时,m与M之间的动摩擦因数μ=g tan θ.图1-1甲2.自由释放的滑块在斜面上(如图1-1 甲所示):(1)静止或匀速下滑时,斜面M对水平地面的静摩擦力为零;(2)加速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向右;(3)减速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向左.3.自由释放的滑块在斜面上(如图1-1乙所示)匀速下滑时,M对水平地面的静摩擦力为零,这一过程中再在m上加上任何方向的作用力,(在m停止前)M 对水平地面的静摩擦力依然为零.图1-1乙4.悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图2-2所示):图1-2(1)向下的加速度a =g sin θ时,悬绳稳定时将垂直于斜面; (2)向下的加速度a >g sin θ时,悬绳稳定时将偏离垂直方向向上; (3)向下的加速度a <g sin θ时,悬绳将偏离垂直方向向下. 5.在倾角为θ的斜面上以速度v 0平抛一小球(如图2-3所示):图1-3(1)落到斜面上的时间t =2v 0tan θg;(2)落到斜面上时,速度的方向与水平方向的夹角α恒定,且tan α=2tanθ,与初速度无关;(3)经过t c =v 0tan θg 小球距斜面最远,最大距离d =(v 0sin θ)22g cos θ.6.如图1-4所示,当整体有向右的加速度a =g tan θ时,m 能在斜面上保持相对静止(斜面光滑).图1-47.在如图1-5所示的物理模型中,当回路的总电阻恒定、导轨光滑时,ab 棒所能达到的稳定速度v m =mgR sin θB 2L 2.图1-58.如图1-6所示,当各接触面均光滑时,在小球从斜面顶端滑下的过程中,斜面后退的位移s=mm+ML.图1-6【知识链接】斜面问题涉及知识点多,它几乎可以和力、电相关的物理知识相关。
例析“滑块与斜面体”模型的研究方法
下. 无水平 方向的分量 , 斜 面 体 水 平 方 向合 力 为 零 , 地 面 对 斜 面体无摩擦力 。 施 加 沿 斜 面 向 下 的 力F 时 物 体 对 斜 面 的作 用 力 F 和F r 均无变化 ,斜 面体受 到物体 施加 的反作用力F N 和F 也 均无 变化 . 此二力 的合力 竖直 向下 。 数 值 仍 为m g , 地 面 对 斜 面体 无 摩 擦 力 , 地面对斜 面体的支持力仍为N = ( M+ m) g 。 故A
正 确
~
{ l
F f
l ’ 氇 一
图( 1 ) 图1 ( a ) 图1 ( b ) 图1 ( c ) 图1 ( d ) 小结 1 : 力F 只是 加在 物块 上 , 斜 面 体 在 水 平 方 向 的运 动 趋 势 仍取 决 于滑 块 对 斜 面 体作 用 力 在 水 平 方 向 的合 力 情 况 , 与F 的 存 在无 关 。 拓展2 : 如图 ( 2 ) 所示 , 一 质 量 为m的物 体 在 沿斜 面 向 上 的
A. F 为零 , N = ( M + m) g
) 。 B . F 不为零 , N = ( M+ m ) g
拓展1 : 如图( 1 ) 所示 . 一 物 体 恰 能 从 一 斜 面 上 沿 斜 面 匀 速 下滑 , 斜 面 体 对 地 保 持静 止 , 若 过 重 心 对 物 体 施 加 一 个 竖 直 向 下 的恒 力 F 。 则 在 物 体 向下 运 动 的过 程 中 。 关 于 斜 面 体 受 到 地 面 的 摩 擦 力 的说 法 正 确 的是 ( ) 。 A 大 小 为 零 B . 方 向水 平 向右 C 。 方 向水 平 向左 D . 无 法 判 断 解析 : 依题意知 , 物体原来 沿斜面匀速下 滑 , 物 体 受 力 分 析 图示见 图1 ( a ) , F f 、 F N ̄ m g 合力 为零 , 即F f 和F 合力 竖直 向 上, 大 小 为mg 。斜 面 体受 力 分 析 见 图 1 ( b ) , 根 据受 力 图可 知 物 体 施加在斜面体上的作用力竖 直向下 , 斜 面体 在 水 平 方 向无 运 动趋 势 。 地 面 对 斜 面 的 摩 擦 力 为零 。 当 施 加 一个 过 重 心 的 力F 时, AF 与 △F r 的 比 例关 系 不 变 , 受 力分析图示见图1 ( c ) , 变化之后F 和F , ’ 的 合 力 仍 竖 直 向下 ,即F 和 F , 的水平方 向 合 力为零 , 受力分析图示见图1 ( d ) , 相 当于物体重力增大 。 物 体 沿斜面仍匀速下滑 。 地 面 对 斜 面 体 的 摩 擦 力 为零 。 正 确 答
专题八:高中物理常见的物理模型
第八讲:高中物理常见的物理模型方法要求归纳:高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高中物理知识的掌握情况,体现“知识与技能,过程与方法并重”的高中物理学习思想。
高考试题中常出现的有代表的物理模型考试的频度大。
如斜面问题、叠加体问题、含弹簧的连接体等物理模型。
一:斜面问题在每年各地高考试题中都有关于斜面模型的试题。
如10年安微第19题,福建第21题等.对于这类问题以下结论可以帮助同学们更好、更快地理清解题思路。
1.自由释放的滑块能在斜面上(如图甲所示)匀速下滑时,m 与M 之间的动摩擦因数θμtan g =。
2.自由释放的滑块在斜面上(如图甲所示):1)静止或匀速下滑时,斜面M 对水平地面的静摩擦力为零; 2)加速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向右; 3)减速下滑时,斜面对水平地面的静摩擦力水平向左;3.自由释放的滑块在斜面上(如图乙所示)匀速下滑时,M 对水平地面的静摩擦力为零,这一过程中再在m 上加上任何方面的作用力,(m 停止前)M 对水平地面的静摩擦力依然为零。
4.悬挂有物本的小车在斜面上滑行(如图所示):1)向下的加速度θsin g a =时,悬绳稳定时将垂直于斜面; 2)向下的加速度θsin g a >时,悬绳稳定时将偏离垂直方向向上; 3)向下的加速度θsin g a <时,悬绳将偏离垂直方向向下。
5.在倾角为θ的斜面上以速度0v 平抛一小球(如图所示): 1)落到斜面上的时间:g v t /tan 20θ=;2)落到斜面上时,速度的方向与水平方向的夹角α恒定,且θαtan 2tan =,与初速度无关;3)经过g v to c /tan θ=小球距斜面最远,最大距离)cos 2/()sin (20θθg v d =。
6.如图所示,当整体有向右的加速度θsin g a =时,m 能在斜面上保持相对静止。
7.在如图甲所示的物理模型中,当回路的总电阻恒定、导轨光滑时,ab 棒所能达到的稳定速度)/(sin 22L B mgR v m θ=。
专题十 “滑块—斜(曲)面”模型和“滑块—弹簧”模型
例1 [2022·湖南株洲模拟] 如图,在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量 的小车,小车左边部分为半径 的四分之一光滑圆轨道,轨道末端平滑连接一长度 的水平粗糙面,粗糙面右端是一挡板.一质量 的小物块(可视为质点)从小车左侧圆轨道顶端 点由静止释放,小物块与小车粗糙面间的动摩擦因数 ,重力加速度 取 .
A
A. B. C. D.
[解析] 设铁块与木板共速时速度大小为 ,铁块相对木板向右运动的最大距离为 ,铁块与木板之间的滑动摩擦力大小为 ,铁块压缩弹簧使弹簧最短时,由能量守恒定律得 ,由动量守恒定律得 ,从铁块开始运动到最后停在木板最左端过程,由功能关系得 ,联立解得 ,故选项A正确.
变式2 [2022·山东济南模拟] (多选)如图所示,质量均为 的物块 、 与劲度系数为 的轻弹簧固定拴接,竖直静止在水平地面上.物块 正上方有一个质量也为 的物块 ,将 由静止释放,与 碰撞后立即粘在一起,碰撞时间极短,之后的运动过程中物块 恰好没有脱离地面.忽略空气阻力,轻弹簧足够长且始终在弹性限度内,重力加速度为 .以下说法正确的是( )
放.不计空气阻力,在小球下滑至槽底端 点的过程中,下列说法正确的是( )
[解析] 若槽不固定,小球和槽组成的系统水平方向受合外力为零,则水平方向动量守恒,A错误;若槽不固定,对小球和槽组成的系统水平方向动量守恒,则 ,解得小球水平方向移动的位移为 ,B正确;槽固定时小球滑到 点时的速度 ,槽不固定情形下,由动量守恒和能量关系可知 , ,解得 , ,则槽固定和不固定情形下,小球滑到 点时的速度之比为 ,C正确;
(1)在物体1从被释放到与物体2相碰的过程中,求滑道向左运动的距离;
高中物理:斜面模型
斜面模型是中学物理中最常见的模型之一,力学、电学等问题中都有出现。
相关方法有整体与隔离法、极值法、极限法等。
斜面固定时,对斜面上的物体受力分析,建立坐标系进行正交分解,选择利用三大定律列方程求解;对斜面不固定时,我们将斜面与斜面上的物体看成系统,仔细观察题中条件,采用整体法或动量定理甚至动量守恒定律处理。
分析时,要注意:(1)斜面上物体受到摩擦力的种类、方向判断,如斜面倾角与的比较等;(2)在采用整体法处理斜面体与它上面的物体时要区分变速运动部分(合外力)与整体的质量;(3)在计算正压力时遗漏除重力以外的其他力产生的作用而导致摩擦力大小计算错误;(4)在分析电磁力时电荷或导体棒的极值问题而引起的弹力或摩擦力的变化。
一、利用正交分解法处理斜面上的平衡问题例1、相距为20cm的平行金属导轨倾斜放置(见图1),导轨所在平面与水平面的夹角为,现在导轨上放一质量为330g的金属棒ab,它与导轨间动摩擦系数为,整个装置处于磁感应强度B=2T的竖直向上的匀强磁场中,导轨所接电源电动势为15V,内阻不计,滑动变阻器的阻值可按要求进行调节,其他部分电阻不计,取,为保持金属棒ab处于静止状态,求:(1)ab中通入的最大电流强度为多少?(2)ab中通入的最小电流强度为多少?解析:导体棒ab在重力、静摩擦力、弹力、安培力四力作用下平衡,由图2中所示电流方向,可知导体棒所受安培力水平向右。
当导体棒所受安培力较大时,导体棒所受静摩擦力沿导轨向下,当导体棒所受安培力较小时,导体棒所受静摩擦力沿导轨向上。
(1)ab中通入最大电流强度时受力分析如图2,此时最大静摩擦力沿斜面向下,建立直角坐标系,由ab平衡可知,x方向:y方向:由以上各式联立解得:(2)通入最小电流时,ab受力分析如图3所示,此时静摩擦力,方向沿斜面向上,建立直角坐标系,由平衡有:x方向:y方向:联立两式解得:由二、利用矢量三角形法处理斜面系统的变速运动例2、物体置于光滑的斜面上,当斜面固定时,物体沿斜面下滑的加速度为,斜面对物体的弹力为。
动力学如何分析滑块在斜面上的运动
动力学如何分析滑块在斜面上的运动动力学是物理学中研究物体运动的学科,通过运用牛顿力学的原理和方程,可以对物体的运动进行精确的分析和预测。
在本篇文章中,将探讨动力学如何分析斜面上滑块的运动。
一、斜面上滑块的受力分析斜面上的滑块受到多种力的作用,其中包括重力、斜面对滑块的支持力以及滑块与斜面之间的摩擦力。
在进行动力学分析时,需要明确这些力的方向和大小。
1. 重力:重力作用于滑块的质心,始终指向地心,垂直于斜面。
其大小为滑块质量乘以重力加速度g。
2. 斜面对滑块的支持力:斜面对滑块的支持力垂直于斜面,阻止滑块沿斜面下滑的力。
支持力大小等于滑块的重力。
3. 摩擦力:滑块与斜面之间存在摩擦力,它的方向与滑块试图沿斜面下滑的方向相反。
摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力,其大小与接触面的材质和滑块受力情况有关。
二、斜面上滑块的加速度计算根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与物体质量成反比。
1. 沿斜面方向的受力分析:沿斜面方向分解重力和摩擦力。
(1)沿斜面方向的重力分量:重力沿斜面方向的分量为mgcosθ,其中θ是斜面倾角。
(2)沿斜面方向的摩擦力:滑块试图沿斜面下滑时,存在摩擦力。
摩擦力的大小由静摩擦力或动摩擦力决定,具体取决于滑块受力情况。
2. 沿斜面方向的合力计算:将沿斜面方向的重力分量和摩擦力相加得到合力F。
合力F与滑块质量m和沿斜面方向的加速度a有以下关系:F = m * a3. 沿斜面垂直方向的受力分析:沿斜面垂直方向分解重力和斜面对滑块的支持力。
(1)沿斜面垂直方向的重力分量:重力沿斜面垂直方向的分量为mgsinθ。
(2)斜面对滑块的支持力:支持力的大小等于滑块的重力,即m * g。
4. 此时,垂直方向上的力平衡条件为:斜面对滑块的支持力 - 沿斜面垂直方向的重力分量 = 0。
通过以上受力分析,我们可以得到沿斜面方向的合力与沿斜面垂直方向的力平衡条件。
从而可以计算出滑块在斜面上的加速度。
在实际问题中,还需要考虑不同材质的滑块与斜面之间的摩擦系数,以及滑块和斜面之间的接触面积等因素,以更准确地计算滑块的运动特性。
滑块-滑板模型问题分析方法
滑块与滑板之间的动力学关系遵循牛顿第二定律,即合外力等于质量与加速度的 乘积。
03
滑块-滑板模型的建立与 求解
模型的建立
确定问题类型
根据实际问题,确定滑块-滑板模型是否适用,并明确模型中的物 理量及约束条件。
建立数学模型
根据物理现象和问题需求,建立滑块-滑板模型的数学表达式,包 括运动方程、力平衡方程等。
在航天器着陆过程中,滑块-滑板模型被用于分析着陆稳定性。通过模拟航天器在着陆时的运动,可以预测航天 器的着陆姿态和稳定性,从而优化着陆方案,确保航天器的安全着陆和回收。
谢谢观看
重力与支持力
滑块-滑板模型中,滑块与滑板之间的 相互作用力遵循牛顿第三定律,即作 用力和反作用力大小相等、方向相反。
滑块和滑板受到的重力与支持力在静 态平衡时相互抵消,而在动态平衡时 则相互作用。
摩擦力
滑块与滑板之间的摩擦力是影响滑块 运动的重要因素,摩擦力的方向和大 小取决于接触面的性质和相对运动状 态。
工程设计中的应用
机械系统设计
滑块-滑板模型在机械系统设计中 被广泛应用,用于分析机构运动 和受力情况,优化设计以提高机
械性能和稳定性。
车辆工程
在车辆工程中,滑块-滑板模型用 于研究车轮与地面之间的相互作用, 分析车辆动力学性能和行驶稳定性。
建筑结构
在建筑结构设计中,滑块-滑板模型 用于模拟和分析桥梁、高层建筑等 结构的滑动支撑和抗震性能。
确定边界条件和初始条件
根据实际问题的边界条件和初始状态,确定模型中相应的边界条件 和初始条件。
模型的求解方法
解析法
对于简单问题,可以采用解析法求解,得到精确解。
数值法
对于复杂问题,可以采用数值法求解,如有限元法、 有限差分法等。
斜面体模型解题方法
斜面体模型解题方法斜面体模型解题方法是物理学中常见的问题解决方法之一,它可以帮助我们更好地理解斜面上的物体的运动规律。
本文将会介绍斜面体模型解题方法的基本理论和一些实用的解题技巧。
一、斜面体模型的基本理论斜面体模型是把一个物体放在一个斜坡上,通过计算物体在斜坡上的受力和加速度来解决问题的解题方法。
在斜面体模型中,我们通常会涉及到以下几个重要的物理量:1. 力的分解:在斜面上,物体受到的主要力是重力和摩擦力。
为了计算这两个力的作用效果,我们通常需要进行力的分解,把这两个力分解成平行于斜面的力和垂直于斜面的力。
2. 加速度的计算:在斜面上,物体的加速度会受到斜面的倾角和物体与斜面之间的摩擦力的影响。
我们可以利用牛顿第二定律来计算物体在斜面上的加速度。
3. 位移和速度的计算:在斜面上,物体的位移和速度也会受到斜面的倾角和物体与斜面之间的摩擦力的影响。
我们可以通过积分法来计算物体在斜面上的位移和速度。
二、斜面体模型的解题技巧1. 确定坐标系:在解决问题之前,我们需要确定一个坐标系来描述物体在斜面上的运动状态。
通常情况下,选取平行于斜面的坐标系和垂直于斜面的坐标系比较方便,这样可以更加方便地描述物体在斜面上的运动轨迹。
2. 确定参照系:在斜面体模型中,我们通常会涉及到摩擦力的计算。
为了方便计算,我们可以选择一个参照系作为比较标准。
通常情况下,我们可以选择平行于斜面的参照系或者垂直于斜面的参照系来计算摩擦力。
3. 计算重力分量:在斜面体模型中,物体受到的主要力是重力和摩擦力。
为了计算这两个力的作用效果,我们需要先将重力分解成平行于斜面和垂直于斜面的两个分量。
4. 计算摩擦力:在斜面上,物体受到的摩擦力是平行于斜面的。
摩擦力的大小和物体所在的表面材料及其间接触壓力相关,我们需要根据情况确定物体所受的摩擦力大小。
5. 计算物体在斜面上的加速度:根据牛顿第二定律可推导物体在斜面上的加速度公式:a=g×sinθ−μk×g×cosθ (其中θ是斜面的倾角,μk是物体与斜面之间的动摩擦系数)。
物理滑块问题解题技巧
物理滑块问题解题技巧
物理滑块问题解题技巧有以下几中方法:
滑块问题在高中物理中经常碰到,它涉及到运动和力的关系、涉及到能量、涉及到动量,对此问题的研究,有助于对力学规律的理解、掌握和选用,有助于提高学生的能力。
滑块与长木板组成的相互作用的系统,简称滑块模型,木板滑块模型是多个物体的多个构成问题,解决滑块问题的具体步骤:
1、分别隔离滑块与长木板受力分析,弄清其受力情况和运动状态,分别运用牛顿第二定律求其各自的加速度a1和a2;
2、列其各自的速度方程和位移方程;
3、根据临界条件列出其位移的关联方程;
4、解方程;。
物理斜面模型知识点总结
物理斜面模型知识点总结一、斜面模型的基本概念1. 斜面模型是物理学中常见的一个模型,它用来描述一个倾斜的平面上物体的运动以及受力情况。
2. 斜面模型可以分为光滑斜面和粗糙斜面两种情况。
在光滑斜面上,物体受到的滑动摩擦力可以忽略不计;而在粗糙斜面上,滑动摩擦力需要考虑在内。
3. 斜面模型常常涉及到重力、斜面的倾角、摩擦力等因素,并通过运动学和动力学的知识来分析物体在斜面上的运动规律。
二、斜面运动的基本规律1. 对于光滑斜面上的物体,它会受到斜面的支持力和重力的作用,支持力的方向与斜面垂直,大小由物体的重力决定。
2. 斜面模型中最基本的问题是求解物体在斜面上的加速度。
通过分解各个力的分量,可以得到沿着斜面方向的合外力,再根据牛顿第二定律可以求得加速度。
3. 而对于粗糙斜面,滑动摩擦力需要考虑在内,通常会使用摩擦系数来描述物体与斜面之间的摩擦关系。
摩擦力的大小取决于物体在斜面上的压力以及摩擦系数的大小。
三、斜面运动的具体问题1. 经典问题:光滑斜面上的运动经典的问题包括物体在斜面上的匀加速运动问题、物体自斜面上滑下的问题等。
这些问题通常可以通过牛顿定律和运动学的知识求解,涉及到加速度、速度、位移等变量的计算。
2. 带摩擦力的斜面上的运动在考虑摩擦力的情况下,问题会变得更加复杂。
需要根据不同的物体、不同的斜面以及不同的外界条件来进行分析。
通常需要求解物体在斜面上的加速度、摩擦力的大小和方向等问题。
3. 斜面上的受力分析受力分析是解决斜面问题的基本方法,通过将重力、支持力、摩擦力等分解成沿着斜面和垂直斜面方向的分量,可以利用牛顿定律和摩擦力的公式来求解物体在斜面上的运动情况。
四、斜面模型在实际中的应用1. 坡道运动斜面模型可以应用在许多实际情况中,比如运动场上的坡道跑步比赛、滑雪运动等。
通过斜面模型的知识,可以分析运动员在坡道上的加速度、速度、动能等问题。
2. 斜面上的物体运输在工程和物流领域,斜面模型可以应用在物体的运输和搬运中。
滑块斜面模型知识点总结
滑块斜面模型知识点总结1. 力的分解在滑块斜面模型中,我们经常需要用到力的分解,这是因为斜面上的力不仅仅是沿着斜面方向的,还有垂直斜面的分力。
力的分解是利用三角函数将斜面上的力分解成平行斜面和垂直斜面的两个力,从而方便我们进行计算。
通常情况下,平行斜面的力为Fsinθ,垂直斜面的力为Fcosθ,其中F是作用在斜面上的力,θ是斜面的倾角。
2. 摩擦力在滑块斜面模型中,摩擦力是一个重要的因素,它可以影响到滑块在斜面上的运动。
通常情况下,我们把摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力两种。
静摩擦力是指当物体处于静止状态时,摩擦力的大小,它的大小由静摩擦系数μs和垂直斜面的力N共同决定,其大小不超过μsN。
动摩擦力则是指当物体处于运动状态时,摩擦力的大小,它的大小由动摩擦系数μk和垂直斜面的力N共同决定。
在斜面模型中,摩擦力的大小和方向需要通过受力分析进行计算。
3. 动力学分析在滑块斜面模型中,我们需要进行动力学分析,来计算滑块在斜面上的运动情况。
动力学分析包括受力分析和牛顿第二定律的运用。
通过受力分析,我们可以计算出斜面上的合力和合力矩,从而得到滑块的加速度和角加速度。
牛顿第二定律告诉我们,物体的加速度与合外力成正比,与物体的质量成反比。
通过动力学分析,我们可以得到滑块在斜面上的运动规律,从而进一步进行相关的计算和分析。
4. 动能和势能在滑块斜面模型中,动能和势能是两个重要的物理量。
动能是指物体由于运动而具有的能量,其大小与物体的质量和速度成正比。
势能是指物体由于位置而具有的能量,其大小与物体的质量、重力加速度和高度成正比。
在滑块斜面模型中,我们需要根据滑块的位置和速度来计算其动能和势能,从而进一步进行相关的计算和分析。
5. 斜面上的平衡在滑块斜面模型中,当滑块处于静止状态时,我们需要进行力的平衡分析,通过平衡方程来计算出斜面上的力的大小和方向。
力的平衡分析涉及到多个力的叠加,通过叠加得到合力和合力矩,从而得到力的平衡方程。
高中物理滑块模型归纳总结
高中物理滑块模型归纳总结在高中物理学中,滑块模型是一种重要的物理模型,用于分析和解决各种与力、摩擦和平衡相关的问题。
通过对滑块模型的学习和理解,我们可以更好地理解物体受力情况和平衡条件。
本文将对高中物理滑块模型进行归纳总结,以便于学生们能够更好地掌握这一知识点。
一、滑块模型的基本概念滑块模型是指通过考虑物块上的各种受力情况,分析物块的平衡状态和运动状态。
在滑块模型中,我们通常假设物块与支撑面之间的摩擦力是足够大,可以阻止物块发生滑动。
根据滑块模型的特点,我们可以将问题分为静力学和动力学两种情况进行分析。
二、滑块模型的静力学分析1. 斜面上的滑块斜面上的滑块是滑块模型中常见的一种情况。
当物块放置在斜面上时,它受到的重力可以分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力。
根据平衡条件,我们可以得到物块在斜面上的加速度和滑动摩擦力的关系。
2. 吊块与滑轮系统吊块与滑轮系统是另一种常见的滑块模型。
在吊块与滑轮系统中,我们考虑各个滑轮的摩擦情况和吊块受力情况,可以利用受力分析和平衡条件求解吊块的加速度和张力。
三、滑块模型的动力学分析1. 有限长的滑块当我们考虑滑块在有限长轨道上运动时,需要考虑滑块与轨道的摩擦力和重力的平衡。
通过应用牛顿第二定律和摩擦力的定义,我们可以得到滑块在有限长轨道上的加速度和摩擦力的表达式。
2. 摆线上的滑块摆线上的滑块是一种常见的动力学问题,它涉及到滑块在弯曲轨道上的运动。
通过分析滑块受力情况,可以得到滑块的加速度和张力的关系,并利用此关系解决摆线上滑块的运动问题。
四、滑块模型的应用除了静力学和动力学的分析,滑块模型还可以应用于其他物理问题的求解。
例如,在力学中可以通过滑块模型来研究物块的平衡和稳定性;在动力学中可以通过滑块模型来研究物块的运动轨迹和加速度等问题。
五、滑块模型的局限性然而,需要指出的是,滑块模型并不适用于所有物理问题。
在某些情况下,滑块模型的假设和简化可能会导致结果的误差。
斜面滑块的动量守恒问题
斜面滑块的动量守恒问题斜面滑块的动量守恒问题是一个经典的力学问题,它要求我们研究斜面上的一个滑块在滑坡过程中动量的变化情况。
这个问题涉及到动量守恒定律,斜面的倾角,滑块的质量等因素。
首先,我们需要了解动量守恒定律。
动量是物体运动的一种量度,它等于物体的质量乘以其速度。
动量守恒定律指出,在一个孤立系统中,系统的总动量在运动过程中保持不变。
也就是说,如果一个物体没有外力的作用,那么它的动量将保持恒定。
在斜面滑块问题中,我们可以考虑一个简化的模型,即一个光滑的斜面,斜面的倾角为θ,而滑块的质量为m。
假设滑块在斜面上无摩擦地运动。
首先,我们需要确定斜面上的坐标轴。
通常我们可以选择斜面垂直向上的方向为y轴方向,斜面水平的方向为x轴方向。
这样,可以考虑重力在斜面上的分解成两个分力:垂直向下的分力mg,在y轴上的分量为-mgcosθ;沿着斜面的分力,即垂直于斜面的法力mgsinθ,在x轴上的分量为-mgsinθ。
接下来,我们需要确定滑块在斜面上的运动方程。
由牛顿第二定律可以得到滑块在斜面上的运动方程为:mgsinθ = ma其中,a为滑块在斜面上的加速度。
然后,我们可以得到滑块的速度与时间之间的关系。
根据运动学中的速度-时间关系,可以得到:v = u + at其中,v为滑块的速度,u为滑块的初始速度,t为时间。
将斜面上的运动方程代入上式,可以得到滑块的速度与时间之间的关系为:v = u + (g*sinθ)t根据动量的定义,我们知道动量p=mv。
考虑滑块在斜面上的动量变化,我们可以计算出滑块在斜面上的初始动量p1和最终动量p2。
初始动量p1=mu最终动量p2=mv将速度-时间关系代入动量公式,可以得到:p2 = mu + m(g*sinθ)t根据动量守恒定律,初始动量等于最终动量,即p1 = p2。
代入相应的公式,可以得到:mu = mu + m(g*sinθ)t消去相同的项,得到:t = 0这个结果告诉我们,在滑坡开始之初,滑块的速度为零,即滑块开始下滑之前的瞬间,滑块的速度为零。
斜面滑块模型支持力与摩擦力的分析
滑块模型描述了一个物体在物理场中沿斜面进行运动的过程,它由理
论物理学家洛伦兹·库伯(L. K. C.)在20世纪50年代提出。
滑块机制
是精确描述滑动物体在斜面上流动的常见方法,它是最常用的安全和
计算分析工具之一。
滑块模型可以被用来分析物体在水平方向和垂直方向上的支持力和摩
擦力的数量。
平面内的力分为阻力和斜坡内的力,阻力包括重力和摩
擦力,斜坡内的力指的是斜坡角度的力。
重力可以被滑块模型用来计算,它描述了物体在水平面上的支持力。
滑块模型能够准确地估算物
体沿斜面运动时的摩擦力,它是一支重要的力学模型。
滑块模型显示,在滑动过程中,铰链之间的摩擦力与比较角有关。
比
较角是滑块模型中最重要的参数,它是指物体在滑动方向上与垂直方
向之间的夹角。
这意味着当比较角变小时,滑动过程中的摩擦力也随
之减小。
而当比较角增大时,摩擦力也随之增大。
根据滑块模型的计算,较小的比较角会使物体滑动更轻松,但安全隐
患也更大。
因此,滑块模型可以作为规划滑动体运动路线的有力工具。
它可以精确地计算滑动物体行使支持力和摩擦力的大小,以便提供准
确的结果。
在实际应用中,比如安全滑动体的设计,滑块模型将起到
至关重要的作用。
第8讲滑块---斜面模型(解题技巧类)
【技巧点拨】滑块---斜面模型在高考中是千变万化,既可能光滑,也可以粗糙;既可能固定,也可以运动,即使运动,也可能匀速或变速;常常考查受力分析、力的合成、力的分解、牛顿运动定律、能等力学基础知识。
对于滑块---斜面模型的动力学问题的求解,能否做好斜面上物体的受力分析,尤其是斜面对物体的作用力(包括支持力和摩擦力)是解决问题的关键,然后建立坐标系进行正交分解,利用相关定律列方程求解。
【对点题组】1如图所示,斜面体放置在水平地面上,物块沿粗糙的斜面加速下滑,斜面体始终保持静止,在此过程中()A •斜面体对物块的作用力斜向左上方B •斜面体对物块的作用力斜向右上方C.地面对斜面体的摩擦力水平向右D •地面对斜面体的支持力大于物块与斜面体的重力之和2•如图甲所示,一倾角为37°长L=0.93m的固定斜面是由两种材料构成的,物块P从斜面顶端以初速度v o=im/s沿斜面向下运动,物块P与斜面间的动摩擦因数□随物块P下滑的距离L 的关系如图乙所示.已知sin37°0.6 , cos37°0.8,取g=10m/s2.求:0,5 甲(1)物块P在斜面上前后两段滑动的加速度大小与方向;(2)物块P滑到斜面底端时的速度大小?3•如图甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角0=37 ° 一滑块以初速度 v o=16m/s从底端A点滑上斜面,滑至B点后又返回到 A点•滑块运动的图象如图乙所示,(已知:sin37°0.6 ,2cos37 =0.8,重力加速度 g=10m/s ) •求:(1)AB之间的距离;(2)滑块再次回到A点时的速度;(3 )滑块在整个运动过程中所用的时间.【答案】(1) A, B之间的距离为16m;(2)滑块再次回到 A点时的速度为8、2m/s ;(3)滑块在整个运动过程中所用的时间为 2 .2 s •【高考题组】4.(2014 •福建卷)如下图所示,滑块以初速度 v o沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零.对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图像中能正确描述这一运动规律的是( )A B C5.(2013 •山东理综)如图所示,一质量 m=0.4kg的小物块,以 V°=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点运动屮到B点,A、B之间的距离L=10m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
【技巧点拨】
滑块---斜面模型在高考中是千变万化,既可能光滑,也可以粗糙;既可能固定,也可以运动,即使运动,也可能匀速或变速;常常考查受力分析、力的合成、力的分解、牛顿运动定律、能等力学基础知识。
对于滑块---斜面模型的动力学问题的求解,能否做好斜面上物体的受力
分析,尤其是斜面对物体的作用力(包括支持力和摩擦力)是解决问题的关键,然后建立坐标系进行正交分解,利用相关定律列方程求解。
【对点题组】
1如图所示,斜面体放置在水平地面上,物块沿粗糙的斜面加速下滑,斜面体始终保持静
止,在此过程中()
A •斜面体对物块的作用力斜向左上方
B •斜面体对物块的作用力斜向右上方
C.地面对斜面体的摩擦力水平向右
D •地面对斜面体的支持力大于物块与斜面体的重力之和
2•如图甲所示,一倾角为37°长L=0.93m的固定斜面是由两种材料构成的,物块P从斜面顶端以初速度v o=im/s沿斜面向下运动,物块P与斜面间的动摩擦因数□随物块P下滑的距离L 的关系如图乙所示.已知sin37°0.6 , cos37°0.8,取g=10m/s2.求:
0,5 甲
(1)物块P在斜面上前后两段滑动的加速度大小与方向;
(2)物块P滑到斜面底端时的速度大小?
3•如图甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角0=37 ° 一滑块以初速度 v o=16m/s从底端A
点滑上斜面,滑至B点后又返回到 A点•滑块运动的图象如图乙所示,(已知:sin37°0.6 ,
2
cos37 =0.8,重力加速度 g=10m/s ) •求:
(1)AB之间的距离;
(2)滑块再次回到A点时的速度;
(3 )滑块在整个运动过程中所用的时间.
【答案】(1) A, B之间的距离为16m;
(2)滑块再次回到 A点时的速度为8、2m/s ;
(3)滑块在整个运动过程中所用的时间为 2 .2 s •【高考题组】
4.(2014 •福建卷)如下图所示,滑块以初速度 v o沿表面粗糙且足够长的固定斜面,从顶端下滑,直至速度为零.对于该运动过程,若用h、s、v、a分别表示滑块的下降高度、位移、速度和加速度的大小,t表示时间,则下列图像中能正确描述这一运动规律的是( )
A B C
5.(2013 •山东理综)如图所示,一质量 m=0.4kg的小物块,以 V°=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
屮
到B点,A、B之间的距离L=10m。
已知斜面倾角0 =30,物块与斜面之间的动摩擦因数」二
■. 3 2。
重力加速度 g取10 m/s2.
(1)求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?
6.(2013 •广东卷)如图,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平,现把物体 Q轻轻
地叠放在P上,则()
A. P向下滑动
B . P静止不动
C. P所受的合外力增大
D . P与斜面间的静摩擦力增大
7.(2011 •安徽卷)一质量为m的物块恰好静止在倾角为二的斜面上。
现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。
则物块()
A •仍处于静止状态
B .沿斜面加速下滑
C •受到的摩擦力不便
D .受到的合外力增大
& (2011 •海南物理卷)如图所示,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v o匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()
A .等于零
B .不为零,方向向右
C.不为零,方向向左
D .不为零,v o较大时方向向左,v o较小时方向向右
答案精析
【对点题组】
1 •【答案】BC
【解析】以物体为研究对象,受力分析可知,物体受重力、斜面的作用力而加速下滑,则合
外力一定沿斜面向下;根据二力的合成可知,斜面体对物块的作用力只能斜向右上方;故A
错误,B正确;
C,再对斜面体分析可知,斜面体受物体向左下的压力;故斜面体受到的摩擦力水平向右;
故C正确;
D,对整体受力分析可知,整体有向下的加速度,可以认为整体处于失重状态;故整体对地
面的压力小于两物体的重力;故D错误;
2.【答案】(1)物块P在斜面上前后两段滑动的加速度大小分别为0.4m/s2、2m/s2,方向
分别为沿斜面向上、沿斜面向下.
(2)物块P滑到斜面底端时的速度大小为 1.6m/s.
【解析】(1)由图乙知,物块开始下滑L|=o.45m的过程中,与斜面间的动摩擦因数尸0.8 根据牛顿定律 mgsin37 °- g mgcos37 =ma i
解得- 0.4m/s2,方向沿斜面向上
物块P从L|=o.45m到L o=O.93m的过程中,与斜面间的动摩擦因数阳=0.5
根据牛顿定律 mgsi n37 —鬼mgcos37 =ma2
解得a2=2m/s2,方向沿斜面向下
2 2
(2)前阶段W -V。
=2印・
解得 v<i=0.8 m/s
2 2
后阶段v2=2a2L2
解得 V2=1.6 m/s
3.【解析】(1)由图知s=^^^=16m
2
(2)滑块由A到B
上滑过程受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:mgs in阡卩mcos9=ma1;
解得 a i=g ( sin(+ QOS®①
由B到A过程,受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有: mgsinB-卩mcos0=ma2;
解得:a2=g (sin B- QOS B)②
由以上各式得a2=4m/s2;
v A二.2a2s = 8.2m/s ;
(3)A到B过程,由图象得到:t i=2s;
t^V A =2'2s
B至U A过程,由速度时间关系公式得到:
a
2
t f t2=2 1 & s
【高考题组】
4.【答案】B
【解析】设滑块与斜面间的动摩擦因数为卩,斜面倾角为B,滑块在表面粗糙的固定斜面上
下滑时做匀减速直线运动,加速度不变,其加速度的大小为a= yg os Q- gsin B,故D项错误;由速度公式 v= V o- at可知,vt图像应为一条倾斜的直线,故C项错误;由位移公式 s
1( 1
=v0t — at2可知,B项正确;由位移公式及几何关系可得h= ssin 0= v0t at2 sin B,
2 2
故A项错误.
5.【答案】⑴3m/s 8m/s (2) 30
【解析】(1 )设物块加速度的大小为 a,到达B点时速度的大小为 v,由运动学公式得
1 2
L = v0t + at ①
0 2
v = v o t + at ②
2
联立①②得a = 3m/s ②
v= 8m/s ④
(2)设物块所受支持力为F N,所受摩擦力为F f,拉力与斜面间的夹角为a,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得
Feos a- mg sin 0- F f = ma ⑤
F sin a+ F N - mg cos 0=0 ⑥
又F f = [F N⑦
联立⑤⑥⑦式得
mg (sin 0 + 口cos 0) + ma
F = ;⑧
cos a+ gn a
由数学知识得
3 2 3
cos a+—sin a= sin(60 + a) ⑨
3 3
联立③⑧⑩式,代入数据得F的最小值为F min二N
5
6.【答案】B D
【解析】设斜面的倾角为加上Q,相当于增加了 P的质量,受力分析列平衡方程得
f=mgsin 9<卩mgos 0, N=mgcos B。
当m增加时,不等式两边都增加,不等式仍然成立,即P 静止不动,P所受的合外力为零,P与斜面间的静摩擦力 f=mgsin 0增大,选项BD正确。
7.【答案】A
【解析】以物体为研究对象,当没有施加恒力F时,物体恰好静止。
对物体受力分析,物
块受重力、支持力、最大静摩擦力作用,由平衡条件得:mgs in 0=卩mgos 0,即尸tan 0当
对物块施加一竖直向下的恒力F时,物块受重力、支持力、摩擦力和恒力F,假设物块仍处于恰好静止状态,则有:(mg+ F)sin 0=(Xmg+ F)cos 0,同样得到尸tan 0故物块仍恰好处于静止状态,此时所受的合力为零,摩擦力增大,选项A正确,选项B、C、D错误.
&【答案】A
【解析】取斜劈和物块组成的整体为研究对象,因物块沿斜面匀速下滑、斜劈静止,故说明
系统水平方向加速度为零,由牛顿第二定律可知,水平方向合外力为零,故地面与斜劈间没
有摩擦力,A选项正确.。