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核心素养提升——科学思维系列(二)
转移研究对象法的应用
核心素养分析：属于分析综合、推理论证等方法在物理领域的具体运用．能根据所给的物理情境进行转换研究对象，使问题得到快速解决，提升科学思维中的科学推理能力．
1．应用条件：
分析某作用力时，若其受力物体的受力复杂或已知信息较少，而其反作用力的受力物体的受力较简单或已知信息较多时，可考虑应用转移研究对象法．
2．应用思路：
(1)分析所求力的受力物体的受力情况和已知信息，判断该力是否可以直接求出．
(2)若不能直接求出，则转换研究对象，分析待求力的反作用力．
(3)求出其反作用力后，由牛顿第三定律确定待求力的大小、方向．
建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0
kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0
kg的建筑材料以0.500
m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10
m/s2)(　　)
A．510
N
B．490
N
C．890
N
D．910
N
【分析】　(1)分析建筑材料对绳子的拉力时，可转换为分析绳子对建筑材料的拉力．
(2)分析工人对地面的压力时，可转换为分析地面对人的支持力．
【解析】　设绳子对建筑材料的拉力为F1，F1－mg＝ma，F1＝m(g＋a)＝210
N，绳子对人的拉力F2＝F1＝210
N．人处于静止，则地面对人的支持力FN＝m0g－F2＝490
N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力FN′＝FN＝490
N，选项B正确．
【答案】　B
(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则(　　)
A．箱子对木板的摩擦力方向向右
B．木板对地面的摩擦力方向向左
C．木板对地面的压力大小为3mg
D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg
【分析】　(1)分析箱子对木板的摩擦力时，可转换为分析木板对箱子的摩擦力．
(2)分析木板对地面的摩擦力和压力时，可转换为分析地面对木板的摩擦力和支持力．
【解析】　以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，选项A正确；以整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，选项C正确、D错误；以整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，选项B错误．
【答案】　AC
高分技法
转换研究对象受力分析的一般步骤
?1?合理选取研究对象，一般以受力较少、分析起来较容易的物体为研究对象，有时“整体法”与“隔离法”综合应用.
?2?做好对研究对象的受力分析和运动情况分析，确定哪些力是作用力和反作用力.
?3?利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象上，求合力.
?4?对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用力的大小和方向.
如图所示，物体A和B的重力分别为11
N和7
N，不计弹簧秤、细线的重力和一切摩擦，则下列说法正确的是(　C　)
A．弹簧秤的读数为14
N，A对地面的压力为11
N
B．弹簧秤的读数为18
N，A对地面的压力为0
C．弹簧秤的读数为7
N，A对地面的压力为4
N
D．弹簧秤的读数为0，A对地面的压力为11
N
解析：物体B保持静止，说明B物体受到的合外力为零，即绳上拉力为7
N，此刻弹簧秤静止，因此弹簧秤的读数为7
N，说明弹簧秤对A拉力为7
N，地面对A物体应有4
N的支持力，根据牛顿第三定律可知A对地面的压力为4
N，所以C正确．
PAGE核心素养提升——科学思维系列(一)
摩擦力突变问题分析
1．摩擦力突变问题的特征：
核心素养分析：属于物理规律在头脑中的提炼和升华．体现了物理观念中的相互作用观念，形成对静摩擦力、滑动摩擦力的基本认知．
(1)“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．
(2)“静—动”突变或“动—静”突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力．
(3)“动—动”突变
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”．
2．分析摩擦力突变问题的方法
核心素养分析：属于分析、推理等方法在物理领域的具体运用．能对突变过程进行分析、推理，提升科学思维中的科学推理能力．
(1)分析临界状态，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态．
(2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析．
题型1　“静——动”突变
表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大，最大静摩擦力大于滑动摩擦力)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度α变化的图象是下列图中的(　　)
【解析】　本题涉及摩擦力的渐变和突变，我们分阶段研究：①初始木板处于水平位置，此时有a＝0，f＝0；②从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前，木块所受的是静摩擦力，由于木板缓慢转动，可认为木块处于平衡状态．由平衡条件可知，f静＝mgsinα，因此，静摩擦力随α的增大而增大，它们满足正弦规律变化；③木块相对于木板刚要滑动时达到临界状态，此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力fm，随着α继续增大，木块将开始滑动，静摩擦力变为滑动摩擦力，且满足fm>f滑；④木块相对于木板开始滑动后，f滑＝μmgcosα，则木块所受的滑动摩擦力随α的增大而减小，满足余弦规律变化；⑤最后，α＝，f＝0.据以上分析可知，选项C正确．
【答案】　C
题型2　“动—静”突变
如图所示，斜面固定在地面上，倾角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．质量为1
kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力f随时间变化的图象是图中的(取初速度v0的方向为正方向，g取10
m/s2)(　　)
【解析】　滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由f＝μN和N＝mgcosθ联立得f＝6.4
N，方向为沿斜面向下．当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsinθ<μmgcosθ，滑块不动，滑块受的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得f＝mgsinθ，代入可得f＝6
N，方向为沿斜面向上，故选项B正确．
【答案】　B
题型3　“动—动”突变
(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ【解析】　当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a＝gsinθ＋μgcosθ；当小木块速度达到传送带速度时，由于μ【答案】　BD
高分技法
摩擦力突变问题注意事项
?1?题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，有时，有些临界问题中并不含上述常见的“临界术语”，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态.
?2?静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值.存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态时静摩擦力达到最大值.
?3?研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点.
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