轻质物体

王玉露

摘 要：轻质物体是高中物理教学中常见的研究对象，由于其质量不计，相比其它模型具有更多的特点。从运动学看，轻质物体可以做匀速或加速等多种运动。而从力学角度分析，轻质物体所受合外力始终为0，因此永远处于“平衡”态。这一思路是很多测试考察的重点，也是学生最容易疏忽和感到困惑的地方。本文针对这一难点，通过基础题，中档题和综合题三种题型帮助学生理清轻质物体运动和力学分析方法。最后，希望高中物理教学对于模型的介绍和分析也要引起足够的重视，否则学生在大型测试中会遇到意想不到的困难。

关键词：高中物理；轻质物体；平衡；合力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）12（S）-0043-2

质量是物体的固有属性，这是学生在物理学习中形成的一个清晰的概念。我们在生活中接触的运动物体都具有“惯性”，对“不计质量”的轻质物体缺乏感性认识，学生遇到这类条件往往不去理会或无法处理。“轻质物体”不计物体质量，是一种理想化模型。分析轻质物体的受力和运动情况与一般物体存在差异，仍然像对待一般物体用常用的方法去解题，肯定难以解决甚至会出现错误。近几年物理高考涉及轻质物体的题目很多，如江苏高考2012年、2011年、2010年三年的第14题，这几题仅仅提到轻质物体，没有对学生的解答产生太大的影响。江苏高考2011年第9题则要求学生利用轻质物体的力学和运动学性质解题，导致正确率极低。物理高考对这类知识考查频率较高且学生失分较多，系统整理一下轻质物体的力学和运动特点也是一个值得探讨的方面。

根据牛顿第二定律，物体加速度与其所受合外力、质量之间的关系为F=ma。由于轻质物体不计质量，不论加速度多大，其所受的合外力一定为零。从这个角度看，轻质物体一定处于平衡状态。在某些问题中，轻质物体会与其他有质量的物体保持相对静止，即可获得与其接触的物体相同的加速度，那么轻质物体从运动学分析，也可以不平衡。通过以上分析可以得出结论：轻质物体所受合外力为零，与运动状态无关。这是它与一般物体的最大差别，也是学生感到最困难的地方。下面我们从三道例题中加以体会。

【基础题】 （2011年高考浙江理综14）如图1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ C ）

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

解析 本题学生感觉最困难的是C选项。最难理解的是明明比赛有胜负，绳从静止开始需要加速才能运动。绳一定处于非平衡状态，甲和乙对绳子作用力的关系并不容易分清。学生在这个问题的分析过程中，忽视了绳子不计质量。不管绳子是匀速还是加速，根据F=ma，合外力一定是0，从而甲和乙对绳子作用力一定相等。在这个基础上，质量较大的甲加速度比乙小，所以乙会更快地被拉过线。试想如果本题考虑绳子质量，那么，甲和乙对绳子作用力不再相等，谁胜谁负就由甲、乙两人拉力和质量的关系决定。

【中档题】（2011年高考江苏物理9）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（ AC ）

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 学生解答这道题时，认为两个物块与绸带之间的摩擦既可能是静摩擦，也可能是滑动摩擦，以致于本题无法正确回答。本题对轻质绸带受力分析，M和m对它都有一个摩擦力。随着α角从小变大，在某一点时刻，m对绸带从静摩擦力变为滑动摩擦力。而绸带是轻质物体，合力永远为0。当m与绸带是滑动摩擦力时，M对绸带的摩擦力一定与m的滑动摩擦力相等，这个摩擦力小于M与绸带之间的静摩擦力，则M不能相对绸带发生滑动。这一点是学生最难突破的，也说明高中很多学生对轻质物体的理解比较欠缺。

【综合题】（2013年扬州、泰州、南通高三二模物理试卷14）如图3所示，一直立的轻质薄空心圆管长为L，上、下端口处各安放有一个质量均为m的圆柱形物块A、B，A、B紧贴管的内壁，厚度不计。A、B与管内壁间的最大静摩擦力分别是f1=mg、f2=kmg（k>1），且滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。管下方存在这样一个区域：当物块A 进入该区域时受到一个竖直向上的恒力F，而B在该区域运动时不受它的作用，PQ、MN是该区域上下水平边界，高度差为H （H

①若F=mg，求A到达上边界PQ时的速度vA和B到达下边界MN时的速度vB。

②为使A、B间无相对运动，求F应满足的条件。

③若F=3mg，求物块A到达下边界MN时A、B间距离。

解析 这道题目灵活性很强，其中一个关键突破口在于A和B会不会相对于轻管滑动。A物体的最大静摩擦力为mg，当向上的恒力F大于2mg时，A物体与轻管变为滑动摩擦力，A就会相对轻管滑动。做为轻管，它可能受到A和B对轻管的摩擦力。如果A物体对轻管的摩擦力达到最大静摩擦力mg，由于轻管所受合力始终为0，所以B物体对轻管的摩擦力也是mg，不会超过B物体的最大静摩擦力，所以B物体在这个过程中永远不会相对轻管滑动，能把握这一点的学生更容易解决本题。

若要研究轻管的运动状态，则可以分析B物体的运动状态，因为B物体永远与轻管相对静止，它们具有相同的运动状态。当开始时A、B和轻管一起运动时，也可以通过整体法求出轻管的加速度。总而言之，求轻管的运动状态，必须找与其一起运动的物体“帮忙”，而轻管所受合外力永远是0。

综上所述，轻质物体在分析问题中的作用是不可忽略的，能否较好的理解轻质物体模型，对考试中某些问题的解答存在很大差异。从轻质物体受力及运动特点入手，能防止学生在解决物理问题时形成的思维定势，突破学生的思维障碍，便于学生理解考题，以便快速做出正确判断。除轻质物体模型外，高中物理还有质点，点电荷等其它理想模型。这也给了我们物理教师一些警示——重视物理模型的教学！

参考文献：

[1]王柏甫. 例谈物理解题中不容忽视的轻质物体[J]. 湖南中学物理，2011，（10）：77.

[2]王禹.非轻质弹簧的性质[J]. 物理教师， 2009，（7）：64.

[3]陈洪洲. 从“轻”字入手——一次物理竞赛辅导课后记[J].中学物理教学参考，1997，（7）：36.

[4]金嵩洲.对一道弹簧题的思考[J].中学物理教学参考， 2008，（4）：22.

（栏目编辑 罗琬华）

摘 要：轻质物体是高中物理教学中常见的研究对象，由于其质量不计，相比其它模型具有更多的特点。从运动学看，轻质物体可以做匀速或加速等多种运动。而从力学角度分析，轻质物体所受合外力始终为0，因此永远处于“平衡”态。这一思路是很多测试考察的重点，也是学生最容易疏忽和感到困惑的地方。本文针对这一难点，通过基础题，中档题和综合题三种题型帮助学生理清轻质物体运动和力学分析方法。最后，希望高中物理教学对于模型的介绍和分析也要引起足够的重视，否则学生在大型测试中会遇到意想不到的困难。

关键词：高中物理；轻质物体；平衡；合力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）12（S）-0043-2

质量是物体的固有属性，这是学生在物理学习中形成的一个清晰的概念。我们在生活中接触的运动物体都具有“惯性”，对“不计质量”的轻质物体缺乏感性认识，学生遇到这类条件往往不去理会或无法处理。“轻质物体”不计物体质量，是一种理想化模型。分析轻质物体的受力和运动情况与一般物体存在差异，仍然像对待一般物体用常用的方法去解题，肯定难以解决甚至会出现错误。近几年物理高考涉及轻质物体的题目很多，如江苏高考2012年、2011年、2010年三年的第14题，这几题仅仅提到轻质物体，没有对学生的解答产生太大的影响。江苏高考2011年第9题则要求学生利用轻质物体的力学和运动学性质解题，导致正确率极低。物理高考对这类知识考查频率较高且学生失分较多，系统整理一下轻质物体的力学和运动特点也是一个值得探讨的方面。

根据牛顿第二定律，物体加速度与其所受合外力、质量之间的关系为F=ma。由于轻质物体不计质量，不论加速度多大，其所受的合外力一定为零。从这个角度看，轻质物体一定处于平衡状态。在某些问题中，轻质物体会与其他有质量的物体保持相对静止，即可获得与其接触的物体相同的加速度，那么轻质物体从运动学分析，也可以不平衡。通过以上分析可以得出结论：轻质物体所受合外力为零，与运动状态无关。这是它与一般物体的最大差别，也是学生感到最困难的地方。下面我们从三道例题中加以体会。

【基础题】 （2011年高考浙江理综14）如图1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ C ）

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

解析 本题学生感觉最困难的是C选项。最难理解的是明明比赛有胜负，绳从静止开始需要加速才能运动。绳一定处于非平衡状态，甲和乙对绳子作用力的关系并不容易分清。学生在这个问题的分析过程中，忽视了绳子不计质量。不管绳子是匀速还是加速，根据F=ma，合外力一定是0，从而甲和乙对绳子作用力一定相等。在这个基础上，质量较大的甲加速度比乙小，所以乙会更快地被拉过线。试想如果本题考虑绳子质量，那么，甲和乙对绳子作用力不再相等，谁胜谁负就由甲、乙两人拉力和质量的关系决定。

【中档题】（2011年高考江苏物理9）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（ AC ）

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 学生解答这道题时，认为两个物块与绸带之间的摩擦既可能是静摩擦，也可能是滑动摩擦，以致于本题无法正确回答。本题对轻质绸带受力分析，M和m对它都有一个摩擦力。随着α角从小变大，在某一点时刻，m对绸带从静摩擦力变为滑动摩擦力。而绸带是轻质物体，合力永远为0。当m与绸带是滑动摩擦力时，M对绸带的摩擦力一定与m的滑动摩擦力相等，这个摩擦力小于M与绸带之间的静摩擦力，则M不能相对绸带发生滑动。这一点是学生最难突破的，也说明高中很多学生对轻质物体的理解比较欠缺。

【综合题】（2013年扬州、泰州、南通高三二模物理试卷14）如图3所示，一直立的轻质薄空心圆管长为L，上、下端口处各安放有一个质量均为m的圆柱形物块A、B，A、B紧贴管的内壁，厚度不计。A、B与管内壁间的最大静摩擦力分别是f1=mg、f2=kmg（k>1），且滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。管下方存在这样一个区域：当物块A 进入该区域时受到一个竖直向上的恒力F，而B在该区域运动时不受它的作用，PQ、MN是该区域上下水平边界，高度差为H （H

①若F=mg，求A到达上边界PQ时的速度vA和B到达下边界MN时的速度vB。

②为使A、B间无相对运动，求F应满足的条件。

③若F=3mg，求物块A到达下边界MN时A、B间距离。

解析 这道题目灵活性很强，其中一个关键突破口在于A和B会不会相对于轻管滑动。A物体的最大静摩擦力为mg，当向上的恒力F大于2mg时，A物体与轻管变为滑动摩擦力，A就会相对轻管滑动。做为轻管，它可能受到A和B对轻管的摩擦力。如果A物体对轻管的摩擦力达到最大静摩擦力mg，由于轻管所受合力始终为0，所以B物体对轻管的摩擦力也是mg，不会超过B物体的最大静摩擦力，所以B物体在这个过程中永远不会相对轻管滑动，能把握这一点的学生更容易解决本题。

若要研究轻管的运动状态，则可以分析B物体的运动状态，因为B物体永远与轻管相对静止，它们具有相同的运动状态。当开始时A、B和轻管一起运动时，也可以通过整体法求出轻管的加速度。总而言之，求轻管的运动状态，必须找与其一起运动的物体“帮忙”，而轻管所受合外力永远是0。

综上所述，轻质物体在分析问题中的作用是不可忽略的，能否较好的理解轻质物体模型，对考试中某些问题的解答存在很大差异。从轻质物体受力及运动特点入手，能防止学生在解决物理问题时形成的思维定势，突破学生的思维障碍，便于学生理解考题，以便快速做出正确判断。除轻质物体模型外，高中物理还有质点，点电荷等其它理想模型。这也给了我们物理教师一些警示——重视物理模型的教学！

参考文献：

[1]王柏甫. 例谈物理解题中不容忽视的轻质物体[J]. 湖南中学物理，2011，（10）：77.

[2]王禹.非轻质弹簧的性质[J]. 物理教师， 2009，（7）：64.

[3]陈洪洲. 从“轻”字入手——一次物理竞赛辅导课后记[J].中学物理教学参考，1997，（7）：36.

[4]金嵩洲.对一道弹簧题的思考[J].中学物理教学参考， 2008，（4）：22.

（栏目编辑 罗琬华）

摘 要：轻质物体是高中物理教学中常见的研究对象，由于其质量不计，相比其它模型具有更多的特点。从运动学看，轻质物体可以做匀速或加速等多种运动。而从力学角度分析，轻质物体所受合外力始终为0，因此永远处于“平衡”态。这一思路是很多测试考察的重点，也是学生最容易疏忽和感到困惑的地方。本文针对这一难点，通过基础题，中档题和综合题三种题型帮助学生理清轻质物体运动和力学分析方法。最后，希望高中物理教学对于模型的介绍和分析也要引起足够的重视，否则学生在大型测试中会遇到意想不到的困难。

关键词：高中物理；轻质物体；平衡；合力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）12（S）-0043-2

质量是物体的固有属性，这是学生在物理学习中形成的一个清晰的概念。我们在生活中接触的运动物体都具有“惯性”，对“不计质量”的轻质物体缺乏感性认识，学生遇到这类条件往往不去理会或无法处理。“轻质物体”不计物体质量，是一种理想化模型。分析轻质物体的受力和运动情况与一般物体存在差异，仍然像对待一般物体用常用的方法去解题，肯定难以解决甚至会出现错误。近几年物理高考涉及轻质物体的题目很多，如江苏高考2012年、2011年、2010年三年的第14题，这几题仅仅提到轻质物体，没有对学生的解答产生太大的影响。江苏高考2011年第9题则要求学生利用轻质物体的力学和运动学性质解题，导致正确率极低。物理高考对这类知识考查频率较高且学生失分较多，系统整理一下轻质物体的力学和运动特点也是一个值得探讨的方面。

根据牛顿第二定律，物体加速度与其所受合外力、质量之间的关系为F=ma。由于轻质物体不计质量，不论加速度多大，其所受的合外力一定为零。从这个角度看，轻质物体一定处于平衡状态。在某些问题中，轻质物体会与其他有质量的物体保持相对静止，即可获得与其接触的物体相同的加速度，那么轻质物体从运动学分析，也可以不平衡。通过以上分析可以得出结论：轻质物体所受合外力为零，与运动状态无关。这是它与一般物体的最大差别，也是学生感到最困难的地方。下面我们从三道例题中加以体会。

【基础题】 （2011年高考浙江理综14）如图1所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是（ C ）

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

解析 本题学生感觉最困难的是C选项。最难理解的是明明比赛有胜负，绳从静止开始需要加速才能运动。绳一定处于非平衡状态，甲和乙对绳子作用力的关系并不容易分清。学生在这个问题的分析过程中，忽视了绳子不计质量。不管绳子是匀速还是加速，根据F=ma，合外力一定是0，从而甲和乙对绳子作用力一定相等。在这个基础上，质量较大的甲加速度比乙小，所以乙会更快地被拉过线。试想如果本题考虑绳子质量，那么，甲和乙对绳子作用力不再相等，谁胜谁负就由甲、乙两人拉力和质量的关系决定。

【中档题】（2011年高考江苏物理9）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（ AC ）

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 学生解答这道题时，认为两个物块与绸带之间的摩擦既可能是静摩擦，也可能是滑动摩擦，以致于本题无法正确回答。本题对轻质绸带受力分析，M和m对它都有一个摩擦力。随着α角从小变大，在某一点时刻，m对绸带从静摩擦力变为滑动摩擦力。而绸带是轻质物体，合力永远为0。当m与绸带是滑动摩擦力时，M对绸带的摩擦力一定与m的滑动摩擦力相等，这个摩擦力小于M与绸带之间的静摩擦力，则M不能相对绸带发生滑动。这一点是学生最难突破的，也说明高中很多学生对轻质物体的理解比较欠缺。

【综合题】（2013年扬州、泰州、南通高三二模物理试卷14）如图3所示，一直立的轻质薄空心圆管长为L，上、下端口处各安放有一个质量均为m的圆柱形物块A、B，A、B紧贴管的内壁，厚度不计。A、B与管内壁间的最大静摩擦力分别是f1=mg、f2=kmg（k>1），且滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。管下方存在这样一个区域：当物块A 进入该区域时受到一个竖直向上的恒力F，而B在该区域运动时不受它的作用，PQ、MN是该区域上下水平边界，高度差为H （H

①若F=mg，求A到达上边界PQ时的速度vA和B到达下边界MN时的速度vB。

②为使A、B间无相对运动，求F应满足的条件。

③若F=3mg，求物块A到达下边界MN时A、B间距离。

解析 这道题目灵活性很强，其中一个关键突破口在于A和B会不会相对于轻管滑动。A物体的最大静摩擦力为mg，当向上的恒力F大于2mg时，A物体与轻管变为滑动摩擦力，A就会相对轻管滑动。做为轻管，它可能受到A和B对轻管的摩擦力。如果A物体对轻管的摩擦力达到最大静摩擦力mg，由于轻管所受合力始终为0，所以B物体对轻管的摩擦力也是mg，不会超过B物体的最大静摩擦力，所以B物体在这个过程中永远不会相对轻管滑动，能把握这一点的学生更容易解决本题。

若要研究轻管的运动状态，则可以分析B物体的运动状态，因为B物体永远与轻管相对静止，它们具有相同的运动状态。当开始时A、B和轻管一起运动时，也可以通过整体法求出轻管的加速度。总而言之，求轻管的运动状态，必须找与其一起运动的物体“帮忙”，而轻管所受合外力永远是0。

综上所述，轻质物体在分析问题中的作用是不可忽略的，能否较好的理解轻质物体模型，对考试中某些问题的解答存在很大差异。从轻质物体受力及运动特点入手，能防止学生在解决物理问题时形成的思维定势，突破学生的思维障碍，便于学生理解考题，以便快速做出正确判断。除轻质物体模型外，高中物理还有质点，点电荷等其它理想模型。这也给了我们物理教师一些警示——重视物理模型的教学！

参考文献：

[1]王柏甫. 例谈物理解题中不容忽视的轻质物体[J]. 湖南中学物理，2011，（10）：77.

[2]王禹.非轻质弹簧的性质[J]. 物理教师， 2009，（7）：64.

[3]陈洪洲. 从“轻”字入手——一次物理竞赛辅导课后记[J].中学物理教学参考，1997，（7）：36.

[4]金嵩洲.对一道弹簧题的思考[J].中学物理教学参考， 2008，（4）：22.

（栏目编辑 罗琬华）