物理君說(shuō)
在高中物理中，力學(xué)是最重要的內(nèi)容之一，占分?jǐn)?shù)的35%以上。 而且，以往高考的物理期末題中，也會(huì)有與力學(xué)相關(guān)的題。
解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，關(guān)鍵是要弄清楚問(wèn)題所涉及的力學(xué)模型是什么，這樣才能有的放矢地找到解決辦法。 今天物理君就對(duì)高中物理中可能出現(xiàn)的四大力學(xué)模型做一個(gè)全面的總結(jié)。 希望對(duì)大家有幫助。
1.斜面問(wèn)題模型
每年的高考卷子里幾乎都有斜面模型的題目。 當(dāng)遇到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，以下結(jié)論可以幫助大家更好更快地理解解題思路，選擇解題方法。
1、當(dāng)自由釋放的滑塊能在斜面上勻速下滑時(shí)（如下圖所示），m與M之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ=gtanθ。
2、自由釋放滑塊在斜坡上（如上圖）：
(1)靜止或勻速下滑時(shí)，斜面M對(duì)水平地面的靜摩擦力為零；
(2)加速下降時(shí)，斜坡對(duì)水平地面的靜摩擦力向右水平；
(3)減速下滑時(shí)，斜坡對(duì)水平地面的靜摩擦力是水平向左的。
3、當(dāng)自由釋放的滑塊沿斜坡勻速滑動(dòng)時(shí)（如下圖），M對(duì)水平地面的靜摩擦力為零。 在此過(guò)程中，任意方向的力都會(huì)加到 m 上（在 m 停止之前）。 M對(duì)水平地面的靜摩擦力仍然為零（參見(jiàn)圓書(shū)上的方法概述）。
4、懸掛物體的汽車(chē)在斜坡上滑動(dòng)（如下圖）：
(1) 當(dāng)向下加速度a=gsinθ時(shí)，吊繩穩(wěn)定時(shí)垂直于斜坡；
(2)當(dāng)向下加速度a>gsinθ時(shí)，吊繩穩(wěn)定時(shí)會(huì)向上偏離垂直方向；
(3)當(dāng)向下加速度a<gsinθ時(shí)，吊繩將偏離垂直方向并向下運(yùn)動(dòng)。
5、將一個(gè)小球以速度 v0 水平拋向傾斜角 θ 的斜坡上（如下圖）：
(1) 下坡時(shí)間t=θ/g；
(2) 斜面落下時(shí)，速度方向與水平方向的夾角α恒定，且與初速度無(wú)關(guān)，tanα=2tanθ；
6． 如下圖所示，當(dāng)整體加速度a=gtanθ向右時(shí)，m可以在斜坡上保持相對(duì)靜止。
例1：在傾斜角為θ的光滑斜面上，存在兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的均勻磁場(chǎng)。 一個(gè)方向垂直于斜面向上方向，另一個(gè)方向垂直于斜面向下方向（如下圖所示）。 它們的寬度為L(zhǎng)。當(dāng)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的方形線(xiàn)框以速度v進(jìn)入上層磁場(chǎng)時(shí)，它恰好以恒定速度移動(dòng)。
(1) 當(dāng)邊ab剛好穿過(guò)邊界ff′時(shí)，線(xiàn)框的加速度是多??少，其方向是什么？
(2) 當(dāng)ab邊到達(dá)gg′和ff′的中間位置時(shí)，線(xiàn)框正好勻速運(yùn)動(dòng)。 然后線(xiàn)框開(kāi)始進(jìn)入上層磁場(chǎng)斜面靜摩擦力公式，當(dāng)ab邊到達(dá)gg'和ff'的中間位置時(shí)，該過(guò)程結(jié)束。 ，線(xiàn)框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ （無(wú)論摩擦阻力如何，線(xiàn)框的ab面在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與磁場(chǎng)邊界平行）
【點(diǎn)評(píng)】恒力作用下切割磁力線(xiàn)的線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是高中物理中常見(jiàn)的一類(lèi)題。 它需要熟練地找到各種情況下的平衡速度。
2. 疊加模型
疊加人體模型歷年來(lái)在高考中頻頻出現(xiàn)。 一般需要解決它們之間的摩擦力、相對(duì)滑動(dòng)距離、摩擦生熱、多次動(dòng)作后的速度變化等。另外，廣義的疊加體模型可以有很多變化，涉及的問(wèn)題也比較多。
疊加模型變化較多，解決問(wèn)題時(shí)往往需要綜合分析。 以下兩種典型情況和結(jié)論需要記憶并靈活運(yùn)用。
1、疊放的長(zhǎng)方體塊A、B在光滑的水平面上勻速運(yùn)動(dòng)或在光滑的斜面上自由釋放然后變速運(yùn)動(dòng)時(shí)（如下圖所示），不存在摩擦力A 和 B 之間。
2、如下圖所示，一對(duì)滑動(dòng)摩擦所做的總功一定是負(fù)值。 其絕對(duì)值等于摩擦力乘以相對(duì)滑動(dòng)的總距離或等于摩擦產(chǎn)生的熱量。 與單個(gè)物體的位移無(wú)關(guān)，即Q摩擦力=f·s相。
示例2 將質(zhì)量為M 的均勻木塊放置在光滑的水平表面上。 木塊左右兩側(cè)都有一名射手拿著一模一樣的步槍和子彈。 首先，左邊的射手開(kāi)火，子彈水平穿透木塊的最大深度為d1。 然后右邊的射手開(kāi)火，子彈水平穿透木塊的最大深度為d2，如下圖所示。 假設(shè)兩顆子彈都沒(méi)有擊穿木塊，并且兩顆子彈與木塊之間的力相同。 當(dāng)兩顆子彈相對(duì)于木塊靜止時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.最后，木塊靜止，d1=d2
B、最后木塊向右移動(dòng)斜面靜摩擦力公式，d1