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1、高中物理巧用整體法和隔離法處理連接體的問(wèn)題一、考點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型分值牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用應(yīng)用牛頓第二定律解決問(wèn)題連接體問(wèn)題選擇題解答題615分二、重難點(diǎn)提示重點(diǎn):整體法與隔離法的多次交替使用。難點(diǎn):解決連接體問(wèn)題的關(guān)鍵物體間相互作用力的求解。利用整體法與隔離法求解動(dòng)力學(xué)中的連接體問(wèn)題1. 整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力,可以把它們看成一個(gè)整體,分析整體受到的合外力,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)。2. 隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí),就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái),應(yīng)
2、用牛頓第二定律列方程求解?!炯记牲c(diǎn)撥】整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且要求物體之間的作用力時(shí),可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力,即“先整體求加速度,后隔離求內(nèi)力”。例題1 (江蘇高考)如圖所示,一夾子夾住木塊,在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M,夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f,若木塊不滑動(dòng),則力F的最大值是()A. B. C. (mM)gD. (mM)g思路分析:由題意知,當(dāng)M恰好不能脫離夾子時(shí),M受到的摩擦力最大,F(xiàn)取最大值,設(shè)此時(shí)提升的加速度為a,由牛頓第二定律得對(duì)M有:2fMgMa對(duì)m有
3、:F2fmgma聯(lián)立兩式解得F,選項(xiàng)A正確。答案:A例題2 如圖甲所示,質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上,小車上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球,Mm?,F(xiàn)用一力F水平向右拉小球,使小球和車一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向成角,細(xì)線的拉力為T;如圖乙所示,若用一力F水平向左拉小車,使小球和車一起以加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向也成角,細(xì)線的拉力為T。則()A. aa,TTB. aa,TTC. aa,TT D. aa,TT思路分析:對(duì)圖甲整體分析,由牛頓第二定律得a,對(duì)小球受力分析如圖(a)所示,因此有FTsin ma,Tcos mg;對(duì)圖乙小球受力分析如圖(b)所示,因此有Tsin ma,
4、Tcos mg,解得TT,agtan ,agtan ,由于Mm,故aa。答案:B例題3 如圖所示,質(zhì)量為M的木板放在傾角為的光滑斜面上,質(zhì)量為m的人在木板上跑,假如腳與板接觸處不打滑。(1)要保持木板相對(duì)斜面靜止,人應(yīng)以多大的加速度朝什么方向跑動(dòng)?(2)要保持人相對(duì)于斜面的位置不變,人在原地跑而使木板以多大的加速度朝什么方向運(yùn)動(dòng)?思路分析:(1)設(shè)此時(shí)人與木板間的摩擦力為f,人沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的加速度為a人,現(xiàn)在對(duì)人和木板分別應(yīng)用平衡條件和牛頓第二定律可得:對(duì)木板: 對(duì)人:兩式可解得:(2)設(shè)此時(shí)人與木板間的摩擦力為,木板沿斜面下滑的加速度為a木,現(xiàn)對(duì)人和木板分別應(yīng)用平衡條件和牛頓第二定律,則:
5、對(duì)人: 對(duì)木板:兩式可解得:答案:(1);(2)【綜合拓展】整體法與隔離法常涉及的問(wèn)題類型(1)涉及滑輪的問(wèn)題:若要求繩的拉力,一般都采用隔離法。(2)水平面上的連接體問(wèn)題:這類問(wèn)題一般是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對(duì)靜止,即具有相同的加速度。解題時(shí),一般采用先整體、后隔離的方法。建立直角坐標(biāo)系時(shí),也要考慮矢量正交分解越少越好的原則,或者正交分解力,或者正交分解加速度。(3)斜面體與物體組成的連接體的問(wèn)題:當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度,而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí),解題時(shí)一般采用隔離法分析。【高頻疑點(diǎn)】連接體問(wèn)題的核心找到物體間相互作用力N。以兩個(gè)物體的連接系統(tǒng)為例:(F1和F2分別表示在兩物體上施加的力)只要兩物體保持相對(duì)靜止,與運(yùn)動(dòng)方向、有無(wú)摩擦(相同)、兩物體放置的方式都無(wú)關(guān)。F10;F2=0常見(jiàn)模型 F1 0;F2 0就是上面的情況常見(jiàn)模型 【滿分訓(xùn)練】如圖所示,小車沿水平面做直線運(yùn)動(dòng),小車內(nèi)粗糙底面上有一物塊被一拉伸彈簧拉著,小車向右做加速運(yùn)動(dòng)。若小車向右的加速度增大,物塊始終相對(duì)小車靜止,則物塊所受摩擦力F1和車右壁受彈簧的拉力F2的大小變化可能是()A. F1不變,F(xiàn)2一直變大B. F1先變小后變大,F(xiàn)2不變C. F1先變大后變小,F(xiàn)2不變D. F1變大,F(xiàn)2先變小后不變思路分析:小車向右的加速度增大,而物塊始終相對(duì)小車靜止,即彈
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