重视物理轻物体

王相婷

摘 要：高中物理对物体和运动过程的描述，抽象出了很多理想模型，这符合哲学的抓主要矛盾忽略次要矛盾的思想。不同的理想模型有不同的特点和研究方法，本文从物理中质量忽略不计的轻物体入手，以实例分析了“轻”物体的研究方法和规律。

关键词：高中物理；理想模型；轻物体

高中物理涉及许多理想模型，有一些物体质量相对于其他研究对象很小，对研究问题影响不大，我们称之为轻物体，如轻绳、轻杆、轻弹簧，在题目中也有一些物体被明确指出“质量忽略不计”。很多轻物体在研究时忽略其质量就可以了，但有些轻物体是解题的关键，必须重视。

例1：一长轻质木板置于光滑水平地面上，木板上放質量分别为mA=1kg和mB=2kg的A、B两物块，A、B与木板之间的动摩擦因素都为μ=0.2，水平恒力F作用在A物块上，如图1所示（重力加速度g取10m/s2），则（ ）

A.若F=1N，则物块、木板都静止不动

B.若F=1.5N，则A物块所受摩擦力大小为1.5N

C.若F=4N，则B物块所受摩擦力大小为4N

D.若F=8N，则B物块的加速度为1m/s2

解析：本题为牛顿运动定律临界滑动问题，A与木板间的最大静摩擦力fA=μmAg=0.2×1×10 N =2N，B与木板间的最大静摩擦力fB=μmBg=0.2×2×10 N =4N，因为对长木板质量可以忽略不计，所以根据牛顿第二定律，其合外力必须为零，fA

解析：设F达到某值时A与长木板恰好相对滑动，此时，对于B和木板：fA=mBa，a=1m/s2，对于系统：F=（mA+mB）a=3N，所以A、B选项整体一起加速运动，A错。

当F=1.5N时，系统a=0.5m/s2，以B和木板为研究对对象，A、B间摩擦力fA= mBa=1N，B错。

当F>3N时，A相对长木板滑动，A与长木板间摩擦力fA=2N，此时B的加速度a=1m/s2，故C错，D正确。

小结：临界滑动条件：临界滑动的两个物体加速度相等，且物体间形成最大静摩擦力（滑动摩擦力）。轻物体在任何状态下，合外力必为零是解决此题的关键。

例2：如图2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

解析：本题为2011年江苏高考题。题中所给绸带带为轻质，质量忽略不计，无论绸带处于哪种运动状态，沿运动方向上的动力和阻力必须抵销。因此两物块给绸带的摩擦力大小总是相等，根据牛顿第三定律可知，两物块所受摩擦力的大小相等，答案A正确。

若物块相对绸带滑动，则物块与绸带间的滑动摩擦力为f=?mgcosα，由于两物体质量不同，斜面倾角相同，则两物块与绸带间的滑动摩擦力不等。故两物块不可能同时相对绸带滑动。又由于最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，故M不可能相对绸带发生滑动。答案C正确。

由于M>m，M不可能相对绸带滑动M应于绸带相对静止，沿斜面向下滑动，由于绸带所受合外力为零，m对绸带的摩擦力必沿斜面向下，相对绸带沿斜面向下运动（M相对绸带静止，m相对绸带下滑）或沿斜面有向下运动的趋势（此时绸带可等效为绳子，M和m相对绸带 均静止）。故答案B、D正确。

小结：本题在当年江苏省高考中得分率很低。轻绸带两端所受摩擦力相等是联系M和m的关键。

总结：轻物体质量为零，根据牛顿第二定律F=ma，其合外力必然为零，故连接两物体的轻绳、轻杆、轻弹等两端受力一定相等，这是很多问题的隐藏条件，是解题关键。