更新时间:作者:小小条
一个微小的角度,决定了是省力还是费力。这个物理模型,90%的学生都曾搞混!

你是否曾在做题时,感觉“斜向上拉”一个物体和“斜向下推”一个物体,似乎差不多?一旦你这样想,就已经掉进了出题老师设下的“陷阱”。这两个看似相似的动作,在物理力学分析中,有着天壤之别。
今天,我们就来彻底拆解这对“双胞胎”模型——斜拉模型与斜推模型,让你一眼看穿本质,考试再也不迷糊。
我们设定同一个场景:一个质量为 m 的物体静止在水平粗糙地面上,重力为 G,摩擦因数为 μ。现在我们用两个大小相等、与水平方向夹角均为 θ 的力 F 分别去拉和推它。
核心原理:无论拉还是推,第一步永远是——正交分解!
物体受到倾斜拉力或推力作用时,通常采用正交分解法分解拉力或推力进行求解,常见情形如图1~6:
1.各情形受力分析如图7~12:
2.保持夹角θ、α不变,若物体始终保持静止,当F增大时:
图7:FN=Fsinθ(增大)、f=Fcosθ(增大)
图8:FN=mg-Fsinθ(减小)、f=Fcosθ(增大)
图9:FN=mg+Fsinθ(增大)、f=Fcosθ(增大)
图10:FN=Fcosθ(增大)、f需根据mg与Fsinθ的大小分类讨论
(1) mg=Fsinθ,则f=0,增大F,f增大;
(2) mg<Fsinθ,则f=Fsinθ-mg,增大F,f增大;
(3) mg>Fsinθ,则f=mg-Fsinθ,增大F,f减小,减小至0后反向增大。
图11:FN=mgcosθ+Fsinθ(减小)、f需分类讨论(见“斜面模型”)
图12:FN=mgcosθ+Fsinα(减小)、f需分类讨论(见“斜面模型”)
遇到任何斜拉/斜推问题,记住以下三步,百试百灵:
第一步:建轴分解建立直角坐标系(X轴水平,Y轴竖直)。将倾斜的拉力或推力 F 分解为 Fx = F·cosθ 和 Fy = F·sinθ。第二步:分析Y轴求支持力(最关键一步!)斜拉模型:N = G - Fy斜推模型:N = G + Fy(记住这个结论,能帮你节省大量计算时间!)第三步:分析X轴列方程摩擦力 f = μ * N (此处的 N 由上一步得出)根据运动状态(静止、匀速或加速)列出X轴方程:Fx - f = ma一句话总结:拉提压分,关键在于Y轴! 分清竖直分力是“提”还是“压”,就抓住了问题的命门。
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