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斜面问题模型解读:斜面模型是高中物理中最常见的模型之一,斜面问题千变万化,斜面既可能光滑,也可能粗糙;既可能固定,也可能运动,运动又分匀速和变速;斜面上的物体既可以左右相连,也可以上下叠加。物体之间可以细绳相连,也可以弹簧相连。求解斜面问题,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(弹力和摩擦力)是解决问题的关键。对沿粗糙斜面自由下滑的物体做受力分析,物体受重力mg、支持力F、动摩擦力f,由于支持力NFmgcos,则动摩擦力fFmgcos,而重力平行斜面向下的分力为mgsin,所以当NNmgsinmgcos时,物体沿斜面匀速下滑,由此得sincos,亦即tan。所以物体在斜面上自由运动的性质只取决于摩擦系数和斜面倾角的关系。yx当tan时,物体沿斜面加速速下滑,加速度ag(sincos);FfN当tan时,物体沿斜面匀速下滑,或恰好静止;当tan时,物体若无初速度将静止于斜面上;θm模型拓展1:物块沿斜面运动性质的判断例1.(多选)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模型拓展2:物块受到斜面的摩擦力和支持力的分析例2.如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定的范围,已知其最大值和最小值分别为F和F(F>0)。由此可求出()122A、物块的质量B、斜面的倾角C、物块与斜面间的最大静摩擦力D、物块对斜面的压力点评:本题考查受力分析、力的分解、摩擦力、平衡条件。关键是要根据题述,利用最大静摩擦力平行斜面向上、平行斜面向下两种情况,应用平衡条件列出两个方程得出物块与斜面的最大静摩擦力的表达式。例3.如图所示,细线的一端系一质量为m的小球,另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端,细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中,小球始终静止在斜面上,小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为F分别为(重力加速度为g)()NA.T=m(gsinθ+acosθ,)F=m(gcosθ-asinθ)NB.T=m(gsinθ+acos,θF)=m(gsinθ-acosθ)NC.T=m(acosθ-gsinθ,)F=m(gcosθ+asinθ)ND.T=m(asin-θgcosθ),F=m(gsinθ+acosθ)N物理模型拓展3:叠加物块沿斜面运动时的受力问题例4.如图,光滑斜面固定于水平面,滑块A、B叠放后一起冲上斜面,且始终保持相对静止,A上表面水平。则在斜面上运动时,B受力的示意图为()点评:斜面上的物块叠加问题,有如图甲、乙所示两种情况,在甲图中,已知A上表面是水平的,若A、B一起沿斜面匀速下滑,AABB则A物体处于平衡状态,A不受摩擦力且B对A的支持力等于Aθθ的重力;(甲)(乙)若斜面光滑,A、B一起沿斜面匀加速下滑,由牛顿定律可求出加速度,agsin,则A所受合力应该沿斜面向下,A受到B的摩擦力水平向左,且B对A的支持力小于于A的重力。在乙图中,A、B上、下表面均与斜面平行,若A、B一起沿斜面匀速下滑,则A物体处于平衡状态,A受摩擦力沿斜面向上;若斜面光滑,A、B一起沿斜面匀加速下滑,agsin,则A不受摩擦力。例5.(多选)如图所示,在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B,C为一垂直固定在斜面上的挡板.A、B质量均为m,弹簧的劲度系数为k,系统静止于光滑水平面.现开始用一水平力F从零开始缓慢增大作用于P,(物块A一直没离开斜面,重力加速度g)下列说法正确的是()A.力F较小时A相对于斜面静止,F增加到某一值,A相对于斜面向上滑行B.力F从零开始增加时,A相对斜面就开始向上滑行C.B离开挡板C时,弹簧伸长量为D.B离开挡板C时,弹簧为原长模型拓展4:斜面和地面的作用力分析例6.倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosαB.木块对斜面体的压力大小是mgsinαC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosαD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g点评:物块在斜面体上运动时,不仅物块和斜面间有相互作用,斜面和支撑斜面体的水平面(桌面或地面)间也有相互作用。斜面和支撑面间的相互作用力问题往往与斜面上物体的受力和运动情况有关。物理静