物体分离的两个临界条件及应用
在解答两个相互接触的物体分离的问题时，不少同学利用“物体速度相同”的条件进行分析得出错误的结论。此类问题应根据具体情况，利用“相互作用力为零”或“物体加速度相同”的临界条件进行分析。下面结合例题讲解，希望大家能认识其中的错误，掌握方法。
一. 利用“相互作用力为零”的临界条件
例1. 如图1所示，木块A、B的质量分别为m1、m2，紧挨着并排放在光滑的水平面上，A与B的接触面垂直于图中纸面且与水平面成角，A与B间的接触面光滑。现施加一个水平力F于A，使A、B一起向右运动，且A、B不发生相对运动，求F的最大值。
图1
解析：A、B一起向右做匀加速运动，F越大，加速度a越大，水平面对A的弹力小。A、B不发生相对运动的临界条件是：力
，此时木块A受到重力
越
、B对A的弹
和水平力F三个力的作用。根据牛顿第二定律有
由以上三式可得，F的最大值为
例2. 如图2所示，质量m＝2kg的小球用细绳拴在倾角
，求：
的斜面上，
（1）当斜面以
的加速度向右运动时，绳子拉力的大小；
（2）当斜面以
的加速度向右运动时，绳子拉力的大小。
图2
解析：当斜面对小球的弹力恰好为零时，小球向右运动的加速度为
。
（1），小球仍在斜面上，根据牛顿第二定律，有
代入数据解之得
（2），小球离开斜面，设绳子与水平方向的夹角为，则
代入数据，解之得
例3. 如图3所示，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计，盘内放一物体P处于静止状态。P的质量m＝12kg，弹簧的劲度系数
。现在给P施加一个竖直向上
的拉力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动。已知在开始0.2s内F是变力，在0.2s后F是恒力，
，则F的最小值是____________N，最大值是_________N。
图3
解析：P向上做匀加速直线运动，受到的合力为恒力。0.2s之前，秤盘对物体的支持力FN逐渐减小；0.2s之后，物体离开秤盘。设P处于静止状态时，弹簧被压缩的长度为x，则
代入数据，解之得
根据牛顿第二定律，有
所以
开始时，F有最小值
脱离时，，F有最大值
例4. 如图4所示，两细绳与水平的车顶面的夹角为和，物体的质量为m。当
小车以大小为2g的加速度向右匀加速运动时，绳1和绳2的张力大小分别为多少？
图4
解析：本题的关键在于绳1的张力不是总存在的，它的有无和大小与车运动的加速度大小有关。当车的加速度大到一定值时，物体会“飘”起来而导致绳1松驰，没有张力，假设绳1的张力刚好为零时，有
所以
因为车的加速度
，所以物块已“飘”起来，则绳1和绳2的张力大小分别为：
二. 利用“加速度相同”的临界条件
例5. 如图5所示，在劲度系数为k的弹簧下端挂有质量为m的物体，开始用托盘托住
物体，使弹簧保持原长，然后托盘以加速度a匀加速下降（a
图5
解析：当托盘以a匀加速下降时，托盘与物体具有相同的加速度，在下降过程中，物体所受的弹力逐渐增大，支持力逐渐减小，在托盘与物体分离时，支持力为零。设弹簧的伸长量为x，以物体为研究对象，根据牛顿第二定律，有
所以
再由运动学公式，有
即
故托盘与物体分离所经历的时间为：
例6. 如图6所示，光滑水平面上放置紧靠一起的A、B两个物体，
，推力FA作用于A上，拉力
规律分别为
A、B的共同位移是多少？
，
作用于B上，
、
，
大小均随时间而变化，其
，问从t＝0开始，到A、B相互脱离为止，
图6
解析：先假设A、B间无弹力，则A受到的合外力为为
。在t＝0时，
，
，B受到的合外力
，此时A、B加速度分别为：
则有
，说明A、B间有挤压，A、B间实际上存在弹力。
物体分离问题
