巧用臨界態(tài)判斷連接體運動性質(zhì)

周孝明　張　敏

(1. 江蘇省懷仁中學(xué)，江蘇　無錫　214196；

2. 江蘇省無錫市青山高級中學(xué)，江蘇　無錫　214036)

1　兩種模型，一種方法

巧用臨界態(tài)判斷連接體運動性質(zhì)

周孝明1張敏2

(1. 江蘇省懷仁中學(xué)，江蘇無錫214196；

2. 江蘇省無錫市青山高級中學(xué)，江蘇無錫214036)

連接體問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)了對具有不同加速度的連接體問題的考查力度.然而大部分考生面對連接體問題時，由于缺少對于連接體的運動性質(zhì)判斷的方法，故無法準(zhǔn)確地確定連接體的運動性質(zhì)，從而空有一身本領(lǐng)而無用武之地.筆者根據(jù)親身的教學(xué)經(jīng)歷，總結(jié)了破解連接體運動性質(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，木板與地面的動摩擦因數(shù)為μ1，在木板的左端放置一個質(zhì)量為m的木塊，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ2.若在木板(足夠長)的左端施加一個從零開始連續(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摩擦力，試判斷木塊和木板的運動性質(zhì).

圖1

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

(2) 當(dāng)μ1(m+M)g

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

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，木板與地面的動摩擦因數(shù)為μ1，在木板的左端放置一個質(zhì)量為m的木塊，木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ2.若給木塊施加一個從零開始連續(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摩擦力，試判斷木塊和木板的運動性質(zhì)(木板足夠長).

圖4

解析：假設(shè)木塊與木板相對靜止一起向右加速，選擇木板和木塊整體為研究對象，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，木塊保持靜止.

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

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

2真題演練，凸顯優(yōu)勢

圖7

A. 當(dāng)F<2μmg時，A、B都相對地面靜止

C. 當(dāng)F>3μmg時，A相對B滑動

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，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m=1kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2=0.4，取g=10m/s2.若在木板(足夠長)的左端施加一個大小從零開始連續(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摩擦力，在圖中畫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)律解決問題是教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，能夠用簡潔、易懂的方法解決復(fù)雜的物理問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.