吴 畅
(沭阳高级中学 江苏 沭阳 223600)
题目:(2011年高考江苏物理卷第9题):如图1所示,倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦.现将质量分别为M,m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上.两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等.在α角取不同值的情况下,下列说法正确的有
A.两物块所受摩擦力的大小总是相等
B.两物块不可能同时相对绸带静止
C.M不可能相对绸带发生滑动
D.m不可能相对斜面向上滑动
图1
轻绳对两端连接物的拉力总是相等的.斜面与绸带平行对绸带的张力无影响,轻质绸带就像轻绳一样,绸带对两物块施加的摩擦力大小也必然总是相等.选项A正确.
两物块对绸带产生的最大静摩擦力分别为μMgcosα和μmgcosα,并 有μMgcosα始 终 大 于μmgcosα.为表达和理解方便,在此把物块对绸带的摩擦力也称为“拉”力,这样m物块对绸带的“拉”力μmgcosα始终小于M物块对绸带的最大静摩擦力μMgcosα,m物块拉绸带是不可能使绸带与M物块发生相对滑动,即M与绸带始终保持相对静止;反之,M物块拉绸带倒有可能使绸带与m发生相对滑动.选项C正确.
至此已经分析全部4个选项的对错,但为了建立全面的物块运动类型,现补全以下两种情况.
绸带是生活中的常见物品,但作为连接物应用到物理问题中却不多见,在探析中将轻质绸带与轻绳对比就发现,它们具有相同的物理特性——内部张力处处相等,从而打开分析问题的突破口.
在以上探析中关于物块能否相对绸带滑动时,采用的一个物块“拉”绸带想使绸带与另一物块发生相对滑动办法分析的,在此研究的对象是绸带;而在2.3中三种情况是通过比较物块受到重力沿斜面分力大小与最大静摩擦力关系来分析的,在此研究的对象是物块.从生活与理论角度灵活选择不同的研究对象才能得到比较通俗易懂的解析.
感觉此题分析较乱的原因在于没有按部就班分析清楚一种类型就开始思考其他多种可能的类型.分析斜面类上物体是否能发生相对滑动必然要讨论斜面倾角(本题实际上是绸带的倾角为α)大小情况,按常规角度讨论都是从小到大分类讨论,由此我们首先分析2.3中(1)就能得到选项B,D是错误,毫无疑问对于多选题而言,另外两个选项A,C必然正确.