斜面模型问题浅析

顾小伟

(江苏省海安市曲塘中学 226661)

斜面模型的受力分析中可以涉及众多考点，摩擦力、重力、电场力、磁场力都可以包含其中，并可通过该模型创设复杂的物理情境，是对物理知识的系统性考察.斜面问题千变万化，光滑斜面、粗糙斜面、斜面组合等等，可以对运动学、牛顿运动定律及功能关系等进行分析.

一、斜面模型展示摩擦力特性

摩擦力具有被动性的特点，即其总是阻碍物体向运动趋势方向发展，导致摩擦力的方向总是与物体运动趋势方向相反.通过摩擦力的这一特性，导致摩擦力参与的力学问题都存在一个求解范围的特点.同时，摩擦力的变化也会出现非单调变化的情况.

图1

例：斜面上有一物体，已知斜面倾角为θ，现沿斜面方向给物体施加一个力才足以使物体静止.现设定最小力为F1，最大力为F2，如图1所示，求物体与斜面之间的动摩擦因数及物体质量.

二、斜面模型体现受力分析方法

高中物理受力分析常用方法包括整体法、隔离法、正交分解法等，整体法与隔离法适用于动力学部分，尤其是涉及到多个物体的运动组合情况；而正交分解法则是力学最基本的物理方法，在受力分析与建立平衡方程时有着重要的应用.

图2

例1 如图2，已知斜面固定，斜面上有两个质量相同的物体A、B，两物体紧密接触下滑，但两物体的接触面光滑.且物体A与斜面的动摩擦因数是B的两倍，斜面的倾角为α，物体B与斜面的动摩擦因数为( ).

三、斜面模型迁移应用

斜面模型并不都是简单的给出一个斜面，也存在一些特殊的斜面模型，需要学生进行灵活的思维迁移.例如斜面上的平抛运动问题、台阶问题、斜面磁场问题等等.但归根结底，其考察的本质都是一样的.主要抓住几何关系，结合运动学定律，正确进行受力分析，即可实现求解.

图3

例2 如图3所示，一个小球从一楼梯顶部抛出，初速度为v0=2 m/s，图中所示的台阶高度均为0.2 m，宽度为0.25 m.试问，最终小球会落到第几级台阶上？

总之，斜面问题是一类综合性问题，可以涉及到力学、运动学、功能学等众多知识点.尤其在考试中，该类题型常被赋予众多解题情境，需要学生灵活应变，将各类情境抽象、类比或者等效成斜面问题，从中抽象出斜面模型进行求解，这样必然有助于学生理解，促进学生对物理知识点的掌握.