《高考物理 模型系列之對象模型 專題04 斜面模型1學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 模型系列之對象模型 專題04 斜面模型1學案（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題04 斜面模型（1） 一模型界定 本模型是指涉及固定斜面或自由斜面的力學問題，涉及斜面的拋體或類拋體的動力學問題,也包括環(huán)套在傾斜桿上的情形。 二模型破解 1. 整體法與隔離法處理斜面上的受力問題 （i）物體在斜面上處于靜止或運動狀態(tài)、斜面固定或不固定的情況下，涉及物體與斜面間作用時應采用隔離法，反之則可采用整體法，但通常需將整體法與隔離法結(jié)合使用。 （ii）當物體運動中斜面也處于變速運動狀態(tài)時，可利用矢量三角形處理斜面系統(tǒng)的變速運動 （iii）解決斜面問題時，應先進行受力分析，當物體受力較多時，可建立正交坐標系，利用三大觀點列方程求解。 （iv）一些典型情景可利用固定

2、結(jié)論解決： ．自由釋放的滑塊能在斜面上(如圖1 所示)勻速下滑時，m與M之間的動摩擦因數(shù)μ＝gtan θ． ．在斜面上自由釋放的滑塊(如圖1 所示)： 圖1 圖2 圖3 (I)靜止或勻速下滑時，斜面M對水平地面的靜摩擦力為零,對地面的壓力等于整體重力； (II)加速下滑時，斜面M對水平地面的靜摩擦力水平向右,對地面的壓力小于整體的重力； (III)減速下滑時，斜面M對水平地面的靜摩擦力水平向左,對地面的壓力大于整體的重力． ．在斜面上自由釋放的滑塊(如圖2所示)勻速下滑時，M對水平地面的靜摩擦力為零，這一過程中再在m上加上任何方向的作用力，(在m停止前)

3、M對水平地面的靜摩擦力依然為零． ．懸掛有物體的小車在斜面上滑行(如圖3所示)： (I)向下的加速度a＝gsin θ時，懸繩穩(wěn)定時將垂直于斜面； (II)向下的加速度a＞gsin θ時，懸繩穩(wěn)定時將偏離垂直方向向上； (III)向下的加速度a＜gsin θ時，懸繩將偏離垂直方向向下; (IV)懸繩沿豎直方向時,加速度a=0; (V)懸繩沿水平方向時,加速度. ．如圖4所示，當整體有向右的加速度a＝gtan θ時，m能在斜面上保持相對靜止． ⑥.如圖5所示，對斜劈施加的作用力F＝（M+m）gtan θ即a＝gtan θ時，甲圖中繩恰好松弛，乙圖中m恰好對斜劈無壓力、小球即

4、將離開斜劈。 圖4 圖5 例1. 如圖，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力 A．等于零 B．不為零，方向向右 C．不為零，方向向左 D．不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右 【答案】A 例2.如圖所示，斜劈形物體的質(zhì)量為M，放在水平地面上，質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速沿斜劈的斜面向上滑，至速度為零后又加速返回，而斜劈始終保持靜止，物塊m上、下滑動的整個過程中 (　　) 例2題圖 A．地面對斜劈M的摩擦力方向先向左后向右

5、 B．地面對斜劈M的摩擦力方向沒有改變 C．地面對斜劈M的支持力大于(M＋m)g D．物塊m向上、向下滑動時加速度大小相同 【答案】B 例3.物體置于光滑斜面上，當斜面固定時，物體沿斜面下滑的加速度為a1，斜面對物體的彈力為FN1。斜面不固定且地面也光滑時，物體沿斜面下滑的加速度為a2，斜面對物體的彈力為FN2，則下列關(guān)系正確的是 A. a1>a2 FN1>FN2 B.a1FN2 B. C..a1a2 FN1

6、示， ma1 ma2 FN2 FN1 mg 例3答圖 由于重力的大小和方向是確定不變的，斜面彈力的方向也是惟一的。斜面固定時，物體的加速度是沿斜面向下的，由三角形法則作出圖中實績所示的矢量圖。當斜面不固定時，物體下滑時斜面也在運動，物體此時相對于地面有的運動如圖中虛線所示，故正確選項為B。 例4.如右圖，水平地面上有一楔形物塊，其斜面上有一小物塊b，b與平行于斜面的細繩的一端相連，細繩的另一端固定在斜面上．a(chǎn)與b之間光滑，a和b以共同速度在地面軌道的光滑段向左運動．當它們剛運行至軌道的粗糙段時 θ　 a b 右 左 例4題圖 A．繩的張力減小，b

7、對a的正壓力減小 B．繩的張力增加，斜面對b的支持力增加 C．繩的張力減小，地面對a的支持力增加 D．繩的張力增加．地面對a的支持力減小 【答案】C 【解析】在光滑段運動時，系統(tǒng)及物塊b處于平衡狀態(tài)， FN mg F θ　 例4答圖 例5.如圖，質(zhì)量為M、傾角為=37°的斜面B上放置一質(zhì)量為m的物塊A，在力F的作用下使AB兩物塊一起向左做勻加速直線運動，當作用在B上的外力F增大時，物塊A仍保持與斜面相對靜止，下列情況中可能正確的是 （ ） 例5題圖 A．斜面對A的支持力大小不變、斜面對A的摩擦力增大 B．斜面對A的支持力增大、斜面對A

8、的摩擦力減小 C．斜面對A的支持力增大、斜面對A的摩擦力大小不變 D．斜面對A的支持力減小、斜面對A的摩擦力大小不變 【答案】BC 例６.如圖所示，物塊處于傾角為θ的固定斜面上，對物塊施一與水平向右方向夾角為的拉力F，使物體沿斜面向上運動．若物塊沿斜面運動的加速度為a，對斜面摩擦力為f，以下說法正確的是 例6題圖 A．若a=0，且，則有f=0 B．若a=0，且，則有f=0 C．若a≠0，且，則有f =0 D．若a≠0，且，則有f=0 【答案】B 【解析】取整體為研究對象，當時整體所受合力為零，在水平方向上有．則若時，

9、若時，Ａ錯誤Ｂ正確；當時在水平方向上有（矢量表達式），在時只有的情況下，否則，在時，ＣＤ皆錯誤． 模型演練 1.傾角，質(zhì)量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m=2kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t=2s到達底端，運動路程L=4m,在此過程中斜面保持靜止 （），求： （1）地面對斜面的摩擦力大小與方向； （2）地面對斜面的支持力大小 （3）通過計算證明木塊在此過程中滿足動能定理。 【答案】（1）3.2N 向左（2）67.6N（3）見解析 （2）地面對斜面的支持力大小 （3）木塊受兩個力做功。 重力做功： 摩擦力做功： 合力做功或外力對木塊做

10、的總功： 動能的變化 所以，合力做功或外力對木塊做的總功等于動能的變化（增加），證畢。 (解法二:整體法)(1)對木塊與斜面構(gòu)成的整體,在水平方向上取向左為正:,由解法一中知a=2m/s2,故地面對斜面的摩擦力,方向向左. (2) 對整體在豎直方向上有,即有 (3) 同解法一. 2.在粗糙水平面上有一個三角形木塊abc，在它的兩個粗糙斜面上分別放兩個質(zhì)量為m1和m2的木塊，m1、m2均能沿斜面勻速下滑，且m1＞m2、v1＞v2，如圖所示，二物體下滑過程中斜面保持靜止，則粗糙水平面對三角形木塊： m1 m2 a b c a b v1 v2 練2圖 A．

11、有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右。 B．有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左。 C．有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確定。 D．沒有摩擦力的作用。 【答案】D 3.如圖所示，斜面除AB段粗糙外，其余部分都是光滑的，一個物體從頂點滑下，經(jīng)過A、C兩點時的速度相等，且AB=BC，（物體與AB段段摩擦因數(shù)處處相等，斜面與水平面始終相對靜止），則下列說法中正確的是 A B C 練3圖 A．物體的重力在以上兩段運動中對物體做的功相等 B．物體在AB段和BC段運動的加速度相等 C．物體在以上兩段運動過程中的速度改變量相等 D．物體在以上兩段運動過程中，斜面受到水平

12、面的靜摩擦力相等 【答案】A 4.一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為的斜面上，現(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力F，如圖所示。則物塊 A．處于靜止狀態(tài) B．沿斜面加速下滑 C．受到的摩擦力不變 D．受到的合外力增大 【答案】A 【解析】施加恒力F之前物塊恰好靜止,表明摩擦力達到最大靜摩擦力,由受力及平衡條件有 ,即.施加恒力F後物塊受到沿平行斜面向下的作用 ,物塊對斜面的壓力,此時的最大靜摩擦力 ,故物塊仍是恰好不下滑,仍處于靜止狀態(tài),合力仍為零,只有A正確。 5.如圖所示，質(zhì)量為m的物體，放在質(zhì)量為M的斜面體上，斜面體放在水平粗糙的地面上，m和M均處于靜止狀

13、態(tài)。當在物體m上施加一個水平力F，且F由零逐漸加大的過程中，m和M仍保持靜止狀態(tài)．在此過程中，下列判斷哪些是正確的 （ ） 練5圖 A．物體m受到的摩擦力逐漸增大 B．斜面體對m的支持力逐漸增大 C．地面受到的壓力逐漸增大 D．地面對斜面的摩擦力由零逐漸增大 【答案】BD 6.如圖，質(zhì)量為M的楔形物A靜置在水平地面上，其斜面的傾角為．斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊B，B與斜面之間存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉B，使之勻速上滑．在B運動的過程中，楔形物塊A始終保持靜止．關(guān)于相互間作用力的描述正確的有 F A B θ 練6圖 A．B給A的作用力大

14、小為 B．B給A摩擦力大小為 C．地面受到的摩擦力大小為 D．地面受到的壓力大小為 【答案】CD 【解析】研究AB之間的作用時取B為研究對象,由平衡條件及B物體受力可知B對A的作用力與重力和拉力的合力等值反向,大小應為或 ,A錯誤;A對B的摩擦力,B錯誤.研究地面與A之間的相互作用時以整體為研究對象,由整體受力及平衡條件有:水平方向上,豎直方向上,可見CD正確. 7.如圖所示，一質(zhì)量為M，傾角為θ的斜面體放在水平面上，質(zhì)量為m的小木塊（可視為質(zhì)點）放在斜面上，現(xiàn)用一平行于斜面的、大小恒定為F的拉力作用于小木塊，拉力在斜面所在平面內(nèi)繞小木塊旋轉(zhuǎn)一周的過程中，斜面體和小木塊始終保

15、持靜止狀態(tài)，則下列說法正確的是 F M θ 練7圖 （A）小木塊受到斜面靜摩擦力的最大值為 （B）小木塊受到斜面靜摩擦力的最大值為F－mgsinθ （C）斜面體受到地面靜摩擦力的最大值為F （D）斜面體受到地面靜摩擦力的最大值為Fcosθ 【答案】C 8.一傾角為30°的斜劈放在水平地面上，一物體沿斜劈勻速下滑?，F(xiàn)給物體施加如圖所示力F，F(xiàn)與豎直方向夾角為30°，斜劈仍靜止，則此時地面對斜劈的摩擦力（ ） 練8圖 A．大小為零 B．方向水平向右 C．方向水平向左 D．無法判斷大小和方向 【答案】A 【解析】由于物體能沿斜劈勻速下滑,有

16、.取斜劈為研究對象,在水平方向上除了地面對斜劈的摩擦力外只受到物體對其壓力N與摩擦力f在水平方向上的分力,而 ,,可見在水平方向上無運動趨勢,摩擦力為零,A正確. 9.如圖所示，斜劈靜止在水平地面上，有一物體沿斜劈表面向下運動，重力做的功與克服力做的功相等。則下列判斷中正確的是ww w.ks5 u.co m 練9圖 A．物體可能加速下滑 B．物體可能受三個力作用，且合力為零 C．斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左 D．撤去后斜劈可能不受地面的摩擦力 【答案】CD 10.如圖所示，一斜面靜止在粗糙的水平面上，有一玩具遙控小車靜止在斜面上，現(xiàn)用遙控器啟動小

17、車，小車以恒定的功率由靜止開始沿斜面向上運動，若小車運動過程中受到的阻力恒定，斜面足夠長且在小車運動過程中始終靜止不動．在小車沿斜面向上運動過程中，下面關(guān)于地面對斜面靜摩擦力的大小和方向的描述正確的是 練10圖 A．方向向左，大小逐漸增大 B．方向向右，大小逐漸增大 C．方向向右，大小逐漸減小，最后等于零 D．方向向左，大小逐漸減小，最后等于零 【答案】C 11.如圖所示，截面為三角形的木塊 a 上放置一鐵塊 b，三角形木塊豎直邊靠在豎直且粗糙的豎直面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力 F ，推動木塊與鐵塊一起向上勻速運動，運動過程中鐵塊與木塊始終保持相對靜止，則下面說

18、法正確的是 a b F 練11圖 A．木塊 a 與鐵塊 b 間一定存在摩擦力 B．木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力 C．木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力 D．豎直向上的作用力 F 大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和 【答案】A 【解析】取b為研究對象,由平衡條件可知b一定受到平行于斜面向上的摩擦力作用,A正確.再取木塊與鐵塊整體為研究對象,由整體勻速運動可知,因水平方向上合力為零則木塊與豎直墻壁間必無水平彈力,則無彈力也必無摩擦力,豎直方向上只有重力與力F兩個力的作用,由平衡條件可知力F必等于鐵塊與木塊重力之和,BCD皆錯誤. 12.如圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平

19、面上，小車左邊緊貼墻壁，若在小車斜面上放著一個物體m，當m沿著小車的斜表面下滑時，小車M始終靜止不動，則小車M受力個數(shù)可能為 練12圖 A．4個或5個 B．5個或6個 C．3個或4個 D．4個或6個 【答案】A 13.如圖所示，頂端裝有定滑輪的斜面體放在粗糙水平地面上，A、B兩物體通過細繩連接，并處于靜止狀態(tài)．不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，現(xiàn)用水平向右的力F作用于物體B上，將物體B緩慢拉高一定的距離，此過程中斜面體與物體A仍然保持靜止，在此過程中 練13圖 A．水平力F一定變小 B．地面對斜面體的摩擦力一定變大 C．物體A受斜面體的摩擦力一定變

20、大 D．斜面體受地面的支持力一定變大 【答案】B 【解析】取B為研究對象,由圖解法可知水平力F、繩中張力T都增大,A錯誤.再以A為研究對象,由其受力及平衡條件可知A所受摩擦力的變化情況有三種:一直減小、先減小后增大、一直增大,C錯誤.再以整體為研究對象,由平衡條件知:水平方向上地面對斜面的摩擦力與力F等值反向,B正確;豎直方向上地面的支持力始終等于整體重力不變,D錯誤. 14.如圖在傾斜的滑桿上套一個質(zhì)量為m 的圓環(huán)，圓環(huán)通過輕繩拉著一個質(zhì)量為M的物體，在圓環(huán)沿滑桿向下滑動的過程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向．則 練14圖 A．環(huán)只受三個力作用 B．環(huán)一定

21、受四個力作用 C．物體做勻加速運動 D．懸繩對物體的拉力小于物體的重力 【答案】B 2.物體在斜面上的自由運動 處于斜面上的物體,除了重力、斜面的支持力與摩擦力之外,物體不受其他作用時: (i)物體沿斜面的運動情況取決于物體與斜面間的動摩擦因數(shù)及斜面的傾角,與物體的質(zhì)量無關(guān). (ii)物體的初速度為零時,若,物體沿斜面加速下滑;若時物體靜止于斜面上. (iii)物體的初速度不為零時: ?初速度方向上,物體一定做減速運動; ?初速度方向沿斜面向下,若,物體勻加速下滑;若,物體勻速下滑;若 ,物體減速下滑. ?初速度方向與平行于斜面向下方向成不為零的角,若時

22、物體做勻變速曲線運動;若時物體做變加速曲線運動(此時若施加大小與方向合適的其他力作用,也可使物體沿初速度方向做勻速直線運動). 例7. 如圖所示，將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為的固定斜面上?；瑝K與斜面之間的動摩擦因數(shù)為。若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小相等，重力加速度為g，則 例7題圖 A．將滑塊由靜止釋放，如果＞tan，滑塊將下滑 B．給滑塊沿斜面向下的初速度，如果＜tan，滑塊將減速下滑 C． 用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動，如果=tan，拉力大小應是2mgsin D．用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動，如果=tan，拉力大小應是mg

23、sin 【答案】C 例8. 如圖所示，幾個傾角不同的光滑斜面具有相同的高度，物體以大小相同的初速度沿不同的斜面向上運動，都不能到達E點，則關(guān)于物體的運動時間，以下說法正確的是（ ） 例8題圖 A. 沿傾角為的斜面上升到最高點所需的時間最短 B. 沿傾角為的斜面上升到最高點所需的時間最短 C. 沿傾角為的斜面上升到最高點所需的時間最短 D. 以上說法均不對 【答案】C 【解析】物體沿傾角為的斜面上滑時,,可見斜面傾角越大,上升到最高點所需時間越短,C正確. 模型演練 15.在水平的足夠長的固定木板上，一小物塊以某一初速度開始滑動，經(jīng)一段時間t后停止.現(xiàn)將該木板

24、改置成傾角為的斜面，讓小物塊以相同的初速度沿木反上滑。若小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為，則小物塊上滑到最高位置所需時間與t之比為 A． B． C． D． 【答案】A 16.如圖所示，平直木板AB傾斜放置，板上的P點距A端較近，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B逐漸減小，先讓物塊從A由靜止開始滑到B。然后，將A著地，抬高B，使木板的傾角與前一過程相同，再讓物塊從B由靜止開始滑到A。上述兩過程相比較，下列說法中一定正確的有 練16圖 A． 物塊經(jīng)過P點的動能，前一過程較小 B． 物塊從頂端滑到P點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過程較少 C．物塊滑到底端的速度，前一過程較大

25、D．物塊從頂端滑到底端的時間，前一過程較長 【答案】AD 【解析】物體下滑過程中加速度.在兩過程的初始時刻，由于，所以.逐漸減小，逐漸增大；后一過程，逐漸增大，逐漸減小.對于選項A, 因為在A至P與B至P兩階段中,所以，又因，根據(jù)， ，可知物塊經(jīng)過P點的動能，前一過程較小，A正確.對于選項B,根據(jù)，因為，而，故不能判定物塊從頂端滑到P點的過程中因摩擦產(chǎn)生熱量的多少，B錯誤.對于選項C,由知A至B與B至A過程中產(chǎn)生的熱量應相等,再由能量守恒，物塊滑到底端的速度一樣大，C錯誤.針對選項D,由于先小后大，先大后小，作出兩過程的速度圖象，由圖可知前一過程經(jīng)歷時間較長，D正確. 練16答圖

26、 17.如圖所示，幾個傾角不同的光滑斜面具有共同的底邊AB，當物體沿不同的傾角從頂端自由滑到底端，下列哪些說法是正確的（ ） 練17圖 A. 傾角為時，所需的時間最短 B. 傾角為時，所需的時間最短 C. 傾角為時，所需的時間最短 D. 所需時間均相等 【答案】B 18.如圖所示，勻強磁場垂直紙面向里，有一足夠長的等腰三角形絕緣滑槽，兩側(cè)斜槽與水平面夾角為，在斜槽頂點兩側(cè)各放一個質(zhì)量相等、帶等量負電荷的小球A和B，兩小球與斜槽摩擦因數(shù)相等，且，將兩小球同時由靜止釋放，下面說法正確的是： 練18圖 A．兩球沿斜槽都做勻加速運動，且加速度相等 B．兩球沿斜槽都做勻加速運動，且 C．兩球沿斜槽都做變加速運動，且 D．兩球沿斜槽的最大位移關(guān)系是 【答案】CD