03-03-07_斜面靜止推力範圍
本期高中物理競賽試題，我們再繼續研究非慣性參考系下物體受力分析問題，同學們都知道，在動力學分析問題的時候，我們常常使用兩種解題方法，或者是混合使用兩種方法，這兩種方法就是整體法和隔離法，可以說這兩種方法就是解決這類問題的尚方寶劍，幾乎無題不破，其實這兩種方法不僅僅能夠在慣性參考系中分析和解決受力問題，在非慣性系中仍舊可以使用這樣的方法來解決問題，只不過需要引入相對應的慣性力修正而已。本題的題目，我們就將看看整體法在解決非慣性參考系下的受力問題時的分析和解題過程，深入探討非慣性系下整體法的應用場景和應用方法，總結相關規律。
對於本期題目，其實完全可以在不用在非慣性參考系下解決這個題目，但是為了上面的研究過程，小編在解題過程和思路上，優先考慮選取非慣性參考系下來解決這個問題，也就是同學們將在下面看到的解題過程，同時小編也希望同學們能夠自己研究一下如何在慣性系下求解本期題目，方法和思路都比較簡單，同學們都可以試試哦。
高中物理競賽典型題與解題步驟
如圖1所示，質量為M，傾角為0的斜面體放在光滑桌面上，斜面體上有質量為m的木塊，木塊與斜面體之間的摩擦因數u<tan0，以水平推力F推斜面體，使之運動，試問：為了使木塊相對於斜面保持靜止，F的大小應該在什麼範圍內。
高中物理競賽題解題方法與思路
本期題目的考查重難點主要體現在以下幾個方面：首先是題目中已經非常明確的提示信息，就是本題所求的水平推力是一個範圍，也就是並非一個非常確定的值，一看到範圍同學們心中一定要明確，是範圍就必須要有邊界，這裡範圍的上界和下界都在哪裡，就是同學們需要努力分析出來的第一個要點，並且要明確是題目中的什麼力的變化最終導致了推力的變化的，而這個力具體是方向還是大小在變化導致的，也是需要同學著重分析出來的。
其次，對於這個題目其實可以從兩個參考系下去解決，如果使用慣性參考系，即選取地面為參考系的話，由於木塊與斜面保持靜止，且斜面做勻加速直線運動，這就說明了木塊其實也是做勻加速直線運動的，且運動加速度都相同，包括方向和大小，到這裡同學們可能已經明確了，對於地面為參考系的話，木塊受到的水平方向的合力提供加速度即可，而對於選取非慣性參考系，即選取斜面為參考系的話，由於木塊靜止，則木塊在引入慣性力修正後是處於平衡狀態的，也能比較方便的列出方程求解。
由於本期題目主要探討非慣性參考系下整體法和隔離法的應用，因此小編對於選取慣性參考系，也就是選取地面為參考系時的解題思路並沒有呈現給同學們，下面主要說一下題目的解題思路，首先對木塊受力分析，不難發現，木塊其實僅受到三個力的作用：重力、支持力和摩擦力的作用，到這裡同學們就應該可以發現問題，摩擦力的方向好像並不能確定，想到這裡也就明白了題目中為什麼要計算範圍了，範圍其實是摩擦力導致的，具體的講，就是摩擦力的大小和方向的不確定性使推力大小不確定的，考慮到木塊運動的極限情況，無非就是沿斜面向上或向下運動，則摩擦力最大無非就是沿斜面向下或向上的，其大小約等於滑動摩擦力的大小，同時也發現，木塊與斜面一起做勻加速直線運動，因此引入慣性力修正後，列出受力平衡方程，即方程組二。
觀察方程組二不難發現，方程組二其實正好有兩個未知量兩個方程，完全可解，因此直接解的加速度的最大值和最小值，有了加速度的範圍，後面就是要分析推力的範圍了，由於木塊和斜面具有相同的加速度，並且木塊和斜面整體並沒有受到外力的作用，因此考慮整體法的解題思路，即推力提供了整體的加速度，故列出了方程一，並結合上面已經計算出來的加速度範圍，進一步得到推力的範圍，此題得解。