高一物理連接體問題

關(guān)于高一物理連接體問題知識識記第2頁,共42頁，星期六，2024年，5月

一?整體法?隔離法解決連接體問題1.連接體連接體是指在所研究的問題中涉及的多個物體(或疊放在一起,或并排擠在一起,或用繩?桿聯(lián)系在一起)組成的系統(tǒng)(也叫物體組).

第3頁,共42頁，星期六，2024年，5月2.解決連接體問題的基本方法處理連接體問題的方法:整體法與隔離法.要么先整體后隔離,要么先隔離后整體.不管用什么方法解題,所使用的規(guī)律都是牛頓運動定律.(1)解答問題時,決不能把整體法和隔離法對立起來,而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來,從具體問題的實際情況出發(fā),靈活選取研究對象,恰當選擇使用隔離法或整體法:第4頁,共42頁，星期六，2024年，5月在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度時,可先把連接體當一個整體,分析受到的外力及運動情況,利用牛頓第二定律求出加速度,若要求連接體內(nèi)各物體相互作用的內(nèi)力,則需把物體隔離,對某個物體單獨進行受力分析,再利用牛頓第二定律對該物體列式求解.(2)在使用隔離法解題時,所選取的隔離對象可以是連接體中的某一部分物體,也可以是連接體的某一個物體(包含兩個或兩個以上的單個物體),而這“某一部分”的選取,也應(yīng)根據(jù)問題的實際情況靈活處理.第5頁,共42頁，星期六，2024年，5月二?從兩個角度把握連接體分離的條件在解答連接體分離的問題時,不少同學利用“物體速度相同”的條件進行分析而得出錯誤的結(jié)論.事實上,連接體分離時的條件可以從兩個角度來把握,從受力的角度來講,兩物體分離時的條件是兩物體間的正壓力為零;從運動學的角度來講,一起運動的兩個物體恰好分離時,兩者在垂直于接觸面方向的速度和加速度仍然相等.這兩個角度有時單獨應(yīng)用,有時則需要同時考慮.第6頁,共42頁，星期六，2024年，5月15分鐘隨堂驗收第7頁,共42頁，星期六，2024年，5月圖專4-11.在光滑的水平面上放一質(zhì)量為m的物體A,用輕繩通過定滑輪與質(zhì)量也為m的物體B相連接,如圖專4-1(a)所示,物體A的加速度為a1,現(xiàn)撤去物體B,對物體A施加一個與物體B重力相等的拉力F,如圖專4-1(b)所示,物體A的加速度為a2.則下列說法正確的是()第8頁,共42頁，星期六，2024年，5月A.a1=2a2 B.a1=a2C.a2=2a1 D.無法確定答案:C解析:由牛頓第二定律F=ma,在(a)圖中:對A,T=ma1,對B,mg-T=ma1,故a1=,在(b)圖中有F=ma2,又F=mg,故a2=g,可知a2=2a1,故選C.第9頁,共42頁，星期六，2024年，5月2.兩重疊在一起的滑塊,置于固定的?傾角為θ的斜面上,如圖專4-2所示,滑塊A?B的質(zhì)量分別為M?m,A與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ1,B與A之間的動摩擦因數(shù)為μ2,已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度從斜面上滑下,滑塊B受到的摩擦力()第10頁,共42頁，星期六，2024年，5月A.等于零 B.方向沿斜面向上C.大小等于μ1mgcosθ D.大小等于μ2mgcosθ答案:C第11頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:把A?B兩滑塊作為一個整體,設(shè)其下滑加速度為a,由牛頓第二定律得(M+m)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(M+m)a得a=g(sinθ-μ1cosθ)第12頁,共42頁，星期六，2024年，5月圖專4-3由于a<gsinθ,可見B隨A一起下滑過程中,必然受到A對它沿斜面向上的摩擦力,設(shè)摩擦力為fB.由牛頓第二定律得mgsinθ-fB=ma,解得fB=mgsinθ-ma=mgsinθ-mg(sinθ-μ1cosθ)=μ1mgcosθ.第13頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.一光滑斜劈,在力F推動下向左勻加速運動,且斜劈上有一木塊恰好與斜面保持相對靜止,如圖專4-4所示,則木塊所受合力的方向為()A.水平向左 B.水平向右C.沿斜面向下 D.沿斜面向上答案:A第14頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:因為木塊隨劈一起向左做勻加速直線運動,故木塊的加速度方向水平向左.根據(jù)牛頓第二定律,物體所受合外力提供加速度,則合外力與加速度方向一致,故木塊A所受合外力方向水平向左.第15頁,共42頁，星期六，2024年，5月4.質(zhì)量分別為m1?m2的兩物體A?B,放在光滑水平面上,如圖專4-5所示.已知力F作用在A物體上,A?B一起向右加速運動.求A?B兩物體間的相互作用力.第16頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:把A?B兩物體看成一個整體,由牛頓第二定律有F=(m1+m2)a①對B物體隔離分析:FAB=m2a②①②聯(lián)立解得第17頁,共42頁，星期六，2024年，5月45分鐘課時作業(yè)第18頁,共42頁，星期六，2024年，5月一?選擇題1.如圖專4-6所示,在一粗糙水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一原長為L?勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來,木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2,當兩木塊一起勻速運動時,兩木塊之間的距離是()第19頁,共42頁，星期六，2024年，5月答案:A第20頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:把木塊1隔離出來,受力分析如圖專4-7所示.Fx=f①f=μN=μm1g②聯(lián)立解得Fx=μm1g設(shè)彈簧伸長量為x,由Fx=kx可知兩木塊之間的距離應(yīng)為L+x=L+故選A.第21頁,共42頁，星期六，2024年，5月2.如圖專4-8所示,滑竿和底座的質(zhì)量為M,一質(zhì)量為m的猴子沿竿以0.4g的加速度加速下滑,此時底座對地面的壓力為()A.Mg+0.4mg B.Mg+0.6mgC.(M+m)g D.Mg答案:B第22頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.如圖專4-9所示,A球和B球用輕繩相連,靜止在光滑的圓柱面上,若A球的質(zhì)量為m,則B球的質(zhì)量為()A.3m/4B.2m/3C.3m/5D.m/2答案:A第23頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:當球A?B很小時,認為連接A?B的繩對A?B的作用力方向都沿圓柱面的切線方向,且繩的張力大小處處相同.隔離A,分析A球受力,有重力?支持力?繩子的拉力.把重力沿圓柱面的切線方向和垂直于圓柱面的方向分解.則切線方向F=mAgsin37°隔離B,同理有F=mBgsin53°=mBgcos37°,即mgsin37°=mBgcos37°mB=mtan37°=m.第24頁,共42頁，星期六，2024年，5月4.如圖專4-10所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊,其中兩個質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,木塊間的最大靜摩擦力是μmg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊,使四個木塊以同一加速度運動,則輕繩對m的最大拉力為()第25頁,共42頁，星期六，2024年，5月答案:B解析:經(jīng)過受力分析A?B之間的靜摩擦力給B?C?D組成的系統(tǒng)提供加速度,加速度達到最大值的臨界條件為A?B間達到最大靜摩擦力,即am=,而繩子拉力FT給C?D組成的系統(tǒng)提供加速度,因而拉力的最大值FTmax=3mam=,故選B.第26頁,共42頁，星期六，2024年，5月二?非選擇題5.如圖專4-11所示,質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上,B與勁度系數(shù)為k的彈簧相連,放置在光滑水平面上.現(xiàn)把兩物體拉離平衡位置x距離處,然后放開,在返回平衡位置的運動過程中無相對運動,當物體距平衡位置為x/2時,A?B間的摩擦力大小是______________________.第27頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:當A?B整體離平衡位置距離為x/2時,對A?B整體有F=k·=(M+m)a ①對物體A:Ff=ma ②圖專4-12其中Ff為A?B間的摩擦力大小解①②得:Ff=第28頁,共42頁，星期六，2024年，5月6.如圖專4-12所示,質(zhì)量為M的木板可沿傾角為θ的光滑斜面下滑,木板上站著一個質(zhì)量為m的人,問(1)為了保持木板與斜面相對靜止,計算人運動的加速度.(2)為了保持人與斜面相對靜止,木板運動的加速度是多少?第29頁,共42頁，星期六，2024年，5月答案:(1)(M+m)gsinθ/m,方向沿斜面向下(2)(M+m)gsinθ/M,方向沿斜面向下解析:(1)為了使木板與斜面保持相對靜止,必須滿足木板在斜面上的合力為零,所以人施于木板的摩擦力F應(yīng)沿斜面向上,故人應(yīng)加速向下跑.現(xiàn)分別對人和木板應(yīng)用牛頓第二定律.對木板:Mgsinθ=F對人:mgsinθ+F=ma人(a人為人相對斜面的加速度)解得a人=gsinθ,方向沿斜面向下.第30頁,共42頁，星期六，2024年，5月

(2)為了使人與斜面保持相對靜止,必須滿足人在木板上所受合力為零,所以木板相對斜面向下滑,但人相對斜面靜止不動.現(xiàn)分別對人和木板應(yīng)用牛頓第二定律,設(shè)木板對斜面的加速度為a木,則對人:mgsinθ=F對木板:Mgsinθ+F=Ma木解得a木=gsinθ,方向沿斜面向下.即人相對木板向上加速跑動,而木板沿斜面加速向下滑動,所以人相對斜面靜止不動.第31頁,共42頁，星期六，2024年，5月7.如圖專4-13所示,物體A和B疊放在光滑的水平桌面上,質(zhì)量分別為mA=4kg?mB=1kg,A?B之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.如果用水平方向的力F拉物體A,設(shè)A?B之間的最大靜摩擦力為8N,則:第32頁,共42頁，星期六，2024年，5月(1)當F=5N時,A?B之間的摩擦力為多大?(2)當F為多大時,物體A恰好開始沿B的表面滑動?開始滑動后A?B的加速度各為多大?(g取10m/s2)答案:(1)1N(2)40N9m/s24m/s2第33頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:(1)當F=5N時,A?B之間不發(fā)生相對運動,因此可將A?B看作一個整體,則其加速度為a=m/s2=1m/s2.再隔離分析B(也可隔離分析A),B在水平方向上只受到A對它的摩擦力作用而做加速運動,故由牛頓第二定律得Ff=mBa=1×1N=1N.第34頁,共42頁，星期六，2024年，5月

(2)當A恰好開始沿B的表面滑動時,是一臨界狀態(tài),我們也可以認為此時A恰好尚未沿B的表面滑動,這樣我們?nèi)钥蓪?B看作一個整體.此時A?B之間的摩擦力已達到最大靜摩擦力Ffmax=8N.對B由牛頓第二定律有a=m/s2=8m/s2.再對A?B整體,由牛頓第二定律可得F=(mA+mB)·a=(4+1)×8N=40N,即當作用在A上的水平拉力F達到40N時,A?B間恰開始相對滑動.第35頁,共42頁，星期六，2024年，5月當開始滑動后,A?B之間的摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?其大小為Ff′=μmAg=0.1×4×10N=4N.所以,對A有F-Ff′=mAaAaA=m/s2=9m/s2.對B有Ff′=mBaB.aB=m/s2=4m/s2.

第36頁,共42頁，星期六，2024年，5月8.如圖專4-14所示,傳送帶與地面的傾角θ=37°,AB間長度為16m,傳送帶以10m/s的速率逆時針運動,在傳送帶上端A處由靜止釋放一個質(zhì)量為0.5kg的物體,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5,求物體從A端運動到B端所需時間為多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)答案:2s第37頁,共42頁，星期六，2024年，5月解析:物體放在傳送帶上,在開始階段,由于傳送帶的速度大于物體的速度,物體受的摩擦力方向沿斜面向下,受力如圖專4-15所示,設(shè)物體的加