周孝明　張　敏

(1. 江蘇省懷仁中學(xué)，江蘇　無(wú)錫　214196；

2. 江蘇省無(wú)錫市青山高級(jí)中學(xué)，江蘇　無(wú)錫　214036)

1　兩種模型，一種方法

巧用臨界態(tài)判斷連接體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

周孝明1張敏2

(1. 江蘇省懷仁中學(xué)，江蘇無(wú)錫214196；

2. 江蘇省無(wú)錫市青山高級(jí)中學(xué)，江蘇無(wú)錫214036)

連接體問(wèn)題在高中物理中占有非常重要的地位，綜合性強(qiáng)，題型靈活多變，考查考生綜合分析能力、推理能力.近兩年因江蘇高考考試說(shuō)明中去除了“不同加速度的連接體不做要求”這句話，加強(qiáng)了對(duì)具有不同加速度的連接體問(wèn)題的考查力度.然而大部分考生面對(duì)連接體問(wèn)題時(shí)，由于缺少對(duì)于連接體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)判斷的方法，故無(wú)法準(zhǔn)確地確定連接體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，從而空有一身本領(lǐng)而無(wú)用武之地.筆者根據(jù)親身的教學(xué)經(jīng)歷，總結(jié)了破解連接體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握并加以靈活應(yīng)用，得到了顯著的效果.

1兩種模型，一種方法

1.1模型一

如圖1所示，質(zhì)量為M的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2.若在木板(足夠長(zhǎng))的左端施加一個(gè)從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向左的拉力F，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，試判斷木塊和木板的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).

圖1

結(jié)論：(1) 當(dāng)F≤μ1(m+M)g時(shí)，木塊與木板相對(duì)于地面都保持靜止.

(2) 當(dāng)μ1(m+M)g

(3) 當(dāng)F>(μ1+μ2)(m+M)g時(shí)，木塊相對(duì)于木板發(fā)生滑動(dòng).

1.2模型二

如圖4所示，質(zhì)量為M的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2.若給木塊施加一個(gè)從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向右的拉力F，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，試判斷木塊和木板的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(木板足夠長(zhǎng)).

圖4

解析：假設(shè)木塊與木板相對(duì)靜止一起向右加速，選擇木板和木塊整體為研究對(duì)象，受力分析如圖5所示，由牛頓第二定律可得：

F

-

μ

1

(

m

+

M

)

g

=(

m

+

M

)

a

.

(1)當(dāng)F≤μ2mg時(shí)，木塊保持靜止.

(1) 當(dāng)F≤μ1(m+M)g時(shí)，木塊與木板相對(duì)于地面都保持靜止.

以上兩種模型的解析充分利用了兩個(gè)物體保持相對(duì)靜止時(shí)的這一共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)整體和隔離列出兩個(gè)牛頓第二定律的方程，根據(jù)靜摩擦力的范圍，簡(jiǎn)單明了地得出了在不同拉力的作用的兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，為進(jìn)一步解決其他問(wèn)題鋪平了道路.

2真題演練，凸顯優(yōu)勢(shì)

圖7

A. 當(dāng)F<2μmg時(shí)，A、B都相對(duì)地面靜止

C. 當(dāng)F>3μmg時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng)

例2：如圖8所示，質(zhì)量M=1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m=1kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.4，取g=10m/s2.若在木板(足夠長(zhǎng))的左端施加一個(gè)大小從零開(kāi)始連續(xù)增加的水平向左的拉力F，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，在圖中畫(huà)出鐵塊受到的摩擦力f隨F變化的圖像.

圖8

解析：該題由模型一相關(guān)公式可得如圖9所示的圖像.

圖9

小結(jié)：應(yīng)用物理規(guī)律解決問(wèn)題是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能夠用簡(jiǎn)潔、易懂的方法解決復(fù)雜的物理問(wèn)題也是教師追求的方向.好的解題思路和方法，能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自信心.