Question

高中物理的问题？

为什么物块沿斜面向下速度达到最大时，斜面速度也达到最大，而且是斜面与物块分离的时候？

Answer 1

这个问题的答案涉及到动能守恒定律和动量守恒定律。当物块沿斜面向下运动时，它受到重力和斜面对它的支持力，支持力垂直于斜面，重力沿着斜面向下。因此，在斜面上运动的物块的动能由于斜面对物块的支持力而减小，而物块的速度则增加。当物块沿斜面向下移动时，它的动能增加，而当物块离开斜面时，它的动能达到最大值，即动能守恒定律成立。
同时，由于物块沿斜面向下运动时，物块和斜面之间的摩擦力会减小物块的速度，而摩擦力的大小与物块和斜面之间的接触力有关。当物块的速度达到一定值时，斜面对物块的支持力就会变得很小，使得摩擦力也变得很小，此时物块的速度就达到了最大值。当物块和斜面分离时，摩擦力消失，动量守恒定律成立，物块的动量保持不变，速度也保持不变。
因此，当物块沿斜面向下速度达到最大时，斜面的速度也达到了最大值，而且是在物块和斜面分离的时候。

追问

什么是合力不足以提供加速度，所以小球沿斜面上滑？

Answer 2

如果斜面粗糙程度不足（μ<tanα，物体可自由下滑），当然是选择 D 。如果斜面足够粗糙（μ≥tanα，物块滑到最高点后不再下滑），则选择 A 和 C 。
由于地面光滑，物块对斜面体压力（弹力）以及摩擦力的水平分力的方向均向右，推动斜面体加速向右运动，如果斜面粗糙程度不足，物块先上滑再下滑的过程中始终对斜面体施加压力，且下滑过程摩擦力向左的水平分力没有压力向右的水平分力大，斜面体受到的合力一直向右推动斜面体加速运动，直到物块下滑到斜面底部二者分离为止。分离后，斜面体不再受到压力、不再加速，速度达到最大值。
如果斜面足够光滑，物块滑到最高点后相对斜面面静止，二者以相同的速度向右保持匀速运动，此时速度自然达到最大。

追问

要用动量守恒定理来解释

追答

各种解释，必然殊途同归。因为，一个物理过程或物理现象，无论从哪个角度解释，必然都能说得通。既然简单理解就能解决，不见得一定非要钻牛角尖。至少，要打开思路，尝试多角度思考问题，这对提高物理成绩非常重要。
从动量守恒定律角解释更加简单，但不适合高一阶段的学生，因为现行教材高一阶段不学习动量相关知识。
物块和斜面体组成成系统水平方向上不受外力，因此系统的水平分动量守恒------注意，系统竖直分动量不守恒，因为物块竖直方向上存在加速度，物块存在超重和失重过程，地面的支持力和二者总重力的矢量和不为零。所以：
1）当 μ<tanα 时，物块将来会下滑，当其具有最小的向右的水平分速度（物块质量大、斜面体质量小的情况）时，或者具有最大的向左的水平分速度（物块质量小、斜面体质量大的情况）时，斜面体具有最大的向右的速度。这样的时刻，正好是二者分离的瞬间。
2）当 μ≥tanα 时，物块不会下滑，当二者同速时，斜面体具有最大的向右的速度。

追问

什么是合力不足以提供加速度，所以小球沿斜面上滑？