力学中的滑块问题归类解析，本文主要内容关键词为：力学论文,滑块论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、近十年滑块问题的归类题图（见表一）
二、滑块问题的归类
从以上列表来看，滑块问题大致分为三类：
一类是单一滑块问题（在斜面上、平面上、曲面上）；第二类是多个滑块问题；另一类是滑板中的滑块问题。
（一）单一滑块问题
单一滑块是力学中的最简模型。单一滑块问题可分为二类：一类是从动力学的观点出发或由力矩平衡角度来考虑，求解题目所得的数据（例90＇、93＇、94＇、96＇图二）；另一类是从能量、动量的角度出发，找出要求的物理量，从而得到一个正确的答案。（例91＇、92＇图二、93＇图二便是）
例1.（91年高考题）质量为m＝2.0kg的小铁块静止于水平导轨A、B的A端，导轨及支架ABCD形状及尺寸如图（单－1）所示，它只能通过支架D点的水平轴转动，其重心在图中的O点，质量M＝4.0kg。现用一细绳沿导轨拉铁块，拉力F＝12N，铁板和导轨之间的动摩擦因数μ＝0.50，重力加速度g＝10m/s[2]，从铁块运动时，导轨（及支架）能保持静止的最长时间是多少？
分析和解：根据题意可知，由于铁块在导轨上做匀加速运动，导轨（及支架）在倾倒前始终保持静止，它们的运动状态不同，故对此题只能选择“隔离法”来求解，而不能套用“整体法”求解。
评析：此题巧妙采用“隔离法”抓住物体受力分析和物体平衡条件为突破口，首先求出铁块在水平导轨上前进临界位移，再由动力学和运动学公式一举求出，可谓方法得当，思路清晰，是解决此题的前提，求得滑块的临界位移是解决此题的关键。
例2.（93年高考题）一质量为M，倾角为θ的楔形木块，静止在水平桌面上，与桌面间的动摩擦因数为μ，一物块重为m，置于楔形木块的斜面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力F推楔形木块，如图（单－3）所示，此水平力的大小为多少？
分析和解：根据题意，要使物块与斜面保持相对静止，即物块与斜面具有共同的加速度。设此加速度为a，先采用整体法， 再根据隔离法求加速度，从而得出F的大小。（当然也可先隔离再用整体法）
将m、M视为一个整体，对整体进行受力分析，见图（单－4），由牛顿第二定律
评析：该题主要用来考查学生综合分析问题能力以及牛顿第二定律的应用，解决这类题的关键是巧妙运用隔离法和整体法。以上两例都是从动力学观点来研究力学中的滑块问题，下面，从能量、动量的角度来研究滑块问题。
例3.（93年上海高考题）如图（单－6）所示，质量为2m，长为l的木块置于光滑水平台面上，质量为m的子弹以初速度V[,0]水平向右射向木块，穿出木块时的速度为V[,0]/2，设木块对子弹的阻力恒定。
（1）求子弹穿越木块的过程中木块滑行的距离为L[,1]。
（2）若木块固定在传送带上，使木块随传送带始终以恒定速度u水平向右运动，子弹仍以初速度V[,0]向右射向木块（u＜V[,0]）， 求子弹的最终速度V[,0]
（3）求在（2）情况下，子弹在木块中行进的过程中，木块移动的距离L[,2]。
分析和解：此题属于单个滑块中能量、动量综合问题类型，主要用来考查学生对其物理过程的分析和物理情景的建立，以达到熟练掌握和运用动量守恒、能量守恒、动能定理、动量定理的目的。
评析：解答此题的关键在于对两个守恒、两个基本定理的掌握及使用条件的界定，另外是对整个物理过程必须在头脑中建立起正确的物理图景，辅之以一定的数学讨论就不难得出此题的答案。当子弹与木块都向右运动时，子弹是否穿透木块是由木块与子弹的
子弹穿不透木块，留在木块中，当u＞V[,0]时，子弹将碰不到木块。此题的确对考查学生综合分析问题的能力的要求是很高的，不愧为一道优秀综合压轴题。
（二）多滑块问题
多滑块问题是指两个或两个以上的相互作用的滑块或球所构成的物理模型（系统）。这类问题也会出现两类情况，一类为多个滑块相互作用，另一类为除滑块（球）外，还增设相连物，如弹簧，这种类型的问题更显得有它的独创性和综合性，更注重选拔功能。
例4.（91年高考题）在光滑的水平轨上有两个半径都是r的小球A和B，质量分别为m和2m，当两球间的距离大于L（L比2r大得多）时，两球之间无相互作用力，当两球心间距离等于或小于L时， 两球间存在相互作用的恒斥力F，设A球从远离B球处以速度V[,0]沿两球心连线路原来静止的B球运动，如图（多－1）所示，使两球不发生接触V[,0] 必须满足什么条件？
评析：解答此题的关键是学生应对此题所叙述的物理过程和情景加以分析，找出两球不相撞的条件，利用动能定理和动量守恒来解答是解答本题的最佳方法。
例5.（95年上海高考题）略。见《物理教学》2001.3高考物理中的弹簧试题赏析一文。
（三）滑板中的滑块问题
所谓滑板中的滑块问题，是指滑块与滑板（车）相互作用时，所采用动量守恒、动能定理以及有关数学知识等方法求解的类型。（例92＇、93＇、96＇、98＇、99＇、2000＇均属此类型）。它的特点是：这类问题所描述的物理过程和情景一般较为复杂，学生不易找到解决此题的切入点，容易造成学生理解上的思维障碍和错觉，因而这种类型的问题综合性很强，分析问题和解决问题的能力对学生要求很高，通常作为高考压轴题，用来选拔思维敏捷，学习品质优秀和具有学习潜能的学生。
例6.（92年全国高考题）如图（滑－1）所示，一质量为M，长为L的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M，现以地面为参照系，给A和以大小相等方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板。以地面为参照系。
（1）若已知A和B的初速度大小为V[,0]，求它们最后的速度大小和方向。
（2）若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处（从地面上看）离出发点的距离。
分析和解：此题为典型的滑板中的滑块问题。根据题意可将m与M看为一个系统，水平方向符合动量守恒，用动量守恒可求出两物保持相对静止时相对地的共同速度。
（1）设水平向右为正，由动量守恒
（2）这一问是对学生进行高层次能力的考查，只有找出A向左运动到相对地的速度为零时，有最大位移这一隐含条件，就找到了了解题的突破口。
由能量守恒
评析：此题有多种解法，但关键还是要分析出A 向左运动对地的速度为零时，有最大位移的隐含条件，在此基础上进行逻辑思维推理，巧妙选择研究对象、动量的矢量性，正确选择动量守恒、能量守恒及动能定理，独立灵活、创造性地处理这类问题。此题不愧为一道从多层次、多侧面、全方位考查学生能力的经典好题。
评析：此题主要用来考查学生物理过程和物理情景的建立以及巧妙运用动量守恒、能量守恒的能力，此题设置的物理情境比较新颖，涉及的物理过程也较复杂，但只要学生认真分析、科学（假设）推理，不难得出其结果。
运用动量观点和能量观点解题在每年的高考中均占有很大比重，几乎每年的压轴题都是利用此观点来考查学生的。这就要求我们主动去分析研究这类题的特点及处理所用的物理方法和数学法；在提高审题能力和物理过程、分析能力上狠下功夫，以逐步适应用动量、能量观点分析、解决问题的方法。
例8.（93年高考题）一平板车，质量M＝100kg，停在水平路面上，车身的平板离地面的高度h＝1.25m。一质量m＝50kg 的滑块置于车的平板上，它到车尾的距离b＝1.00m，与车板间的动摩擦因数μ＝0.20，如图（滑－3）所示。今对平板车施一水平方向的恒力，使车向前行驶，结果滑块从车板上滑落，滑块刚离开车板的时刻，车向前行驶的距离S[,0]＝2.00m，求滑块落地时，落地点到车尾的水平距离S。不计路面与平板车间以及轮轴间的摩擦，g＝10m/s[2]。
分析和解：根据题意，作图，见图（滑－4）， 设作用于平板车的水平恒力为F，滑块与车板间的摩擦力为f，自车启动到滑块离开车板经历的时间为t，滑块开始离开车板时的速度为v，车的速度为V， 由动能定理则有：
评析：这是一道既考方法又考能力的综合性问题，解答此题的关键是要弄清滑块离开车之前，车和物体（滑块）的受力情况不同，因而车和滑块的加速度也就不同。只有当学生对整个运动情景在头脑中建立起一个正确完整的物理图景时，才能根据有关规律在各个不同阶段列出相应方程，从而得出正确的答案。
综上对高考典型滑块问题的借鉴和剖析，不难知道，力学中的滑块问题的确丰富、灵活、新颖、涉及面广、易于拓展和延伸，真可谓力学中的精华部分。通过以上对滑块问题的分析、解答、评析，对启迪学生思维和培养学生各种能力的作用，特别是提高学生的解题能力和开发学生的学习潜能的作用是不可低估的。总之，通过对高考物理试题的分析和解答可以从一个侧面弄清高中物理能力要求的具体内涵，明确中学物理教学的上限，无论对提高物理教学质量还是对搞好高考复习都有一定的帮助。