動力學中滑塊類問題的解題方法

湯 婷

(江蘇省吳江中學,江蘇 蘇州 215200)

動力學中滑塊類問題的解題方法

湯 婷

(江蘇省吳江中學,江蘇 蘇州 215200)

滑塊問題作為經典的動力學問題，由于其運動形態的多樣性、受力的不確定性以及出題形式的易懂性等原因經常出現在高考的試題當中，學生要想真正的對此類問題融會貫通就要掌握其解題思想，做到舉一反三.教學的重點以及文中所體現的也是在于對于此類思維方式的培養.

斜面；滑塊；傳送帶；圓周運動

不同情況下的滑塊問題其分析方法是不同的，甚至需要完全不同的思路，因為滑塊問題的可塑性極高，可以搭配許多物理情形出現，所以我們必須需要足夠的基礎知識才能對此類問題進行解答.而如何對不同的情形進行分析呢？這就是本文討論的重點.

一、斜面上的滑塊問題

由于其摩擦力的不確定性以及對于整體或者其兩者之間加速度的分析等具有一定的難度，學生在解決問題時會感到很困難.其實只要我們抓住題中所給的初始狀態并加以分析，就會使問題迎刃而解.

圖1

例1 如圖1所示，水平地面上有一斜面體b以及滑塊a，接觸面都是粗糙的，當斜面b靜止時，a也靜止在b上，現在給它們一個共同的向左的初速度，與它們都靜止時相比，可能有( ).

A.a受沿斜面向上的摩擦力

B.a不受摩擦力

C.a受沿斜面向下的摩擦力

D.a將從底部滑下b

解析題中給出開始時，兩者是靜止的這一條件是非常重要的，從這一點出發，同時討論加速度的不同種情況.因此有靜止時a受到的靜摩擦力為f0=mgsinθ，并且f0≤μmgcosθ，即有μ≥tanθ.當它們有一個共同的向左的初速度時，假設它們有共同的加速度a0，方向肯定是向右的.對滑塊進行受力分析，當a0=gtanθ時，滑塊不受摩擦力；當a0gtanθ時，滑塊受沿斜面向下的摩擦力；而開始時有兩者均為靜止狀態，這就表明，當斜面體的加速度足夠大時，滑塊會相對于其向上運動，不會從底部滑出.

二、傳送帶上的滑塊問題

傳送帶是高中物理中非常容易對學生造成迷惑的一類題型.傳送帶的運動情況無非就是加速，減速，勻速以及靜止，而物體的狀態也是如此，但是當兩者聯系在一起時學生就會思路非常混亂，不知如何解答.

例2 一個水平的白色傳送帶上有一可以視為質點的煤塊，它們之間的動摩擦因數為μ.開始時兩者都是靜止的，現在使傳送帶以恒定的加速度a0開始運動，當速度達到v0后開始作勻速運動，之后再經過一段時間，煤塊就不再相對于傳送帶滑動了，這一過程留下了一段黑色痕跡，求此段痕跡的長度.

三、圓周運動中的滑塊問題

圓周運動是動力學中很常見的運動形態.圓周運動中的滑塊問題不同于直線運動，我們更關注的是其向心力的問題，而不再是位移方面的問題，這時就需要我們轉化思路進行求解.

圖2

例3 如圖2所示，滑塊A和B套在了水平方向粗糙的桿CD上，并且用輕繩連接，整個裝置可以繞著軸OO1轉動，兩個滑塊的質量相等，所有的動摩擦因數也相同，開始時繩子恰好伸直并且沒有彈力，滑塊B到軸的距離為A到軸距離的兩倍.該裝置從靜止開始轉動，轉速緩慢的逐漸增大，直到兩滑塊即將產生滑動的過程中，A所受的摩擦力和合外力如何變化？

通過三種不同類型題的講解分析，對于滑塊類問題的概述應該是很全面的，學生要仔細研究解題思路，才能真正的領會其中的真諦.

[1]黃代洪.“滑塊—滑板”模型題的賞析[J].中學物理教學參考，2015(02).

[2]胡俊偉.高中物理傳送帶模型中的思維能力培養與研究[J].文理導航(中旬)，2015(12).

[責任編輯：閆久毅]

2017-07-01

湯婷(1984.07- )女，江蘇吳江人，本科學歷，中學二級，主要從事物理教學與研究.

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