高一物理連接體問題PPT課件

1、1知識(shí)識(shí)記 第1頁/共42頁2 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(gè)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2頁/共42頁32.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(yùn)動(dòng)定律.(1)解答問題時(shí),決不能把整體法和隔離法對(duì)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(shí)際情況出發(fā),靈活選取研究對(duì)象,恰當(dāng)選擇使用隔離法或整體法:第3頁/共42頁4在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度時(shí),可先把連接體當(dāng)一個(gè)整體,分析受到的外

2、力及運(yùn)動(dòng)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(duì)某個(gè)物體單獨(dú)進(jìn)行受力分析,再利用牛頓第二定律對(duì)該物體列式求解.(2)在使用隔離法解題時(shí),所選取的隔離對(duì)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(gè)物體(包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的單個(gè)物體),而這“某一部分”的選取,也應(yīng)根據(jù)問題的實(shí)際情況靈活處理.第4頁/共42頁5二從兩個(gè)角度把握連接體分離的條件在解答連接體分離的問題時(shí),不少同學(xué)利用“物體速度相同”的條件進(jìn)行分析而得出錯(cuò)誤的結(jié)論.事實(shí)上,連接體分離時(shí)的條件可以從兩個(gè)角度來把握,從受力的角度來講,兩物體分離時(shí)的條件是兩物體間的正壓力為零;從運(yùn)動(dòng)學(xué)的

3、角度來講,一起運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體恰好分離時(shí),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(gè)角度有時(shí)單獨(dú)應(yīng)用,有時(shí)則需要同時(shí)考慮.第5頁/共42頁615分鐘隨堂驗(yàn)收 第6頁/共42頁7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(duì)物體A施加一個(gè)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7頁/共42頁8A.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(duì)A,T=ma1

4、,對(duì)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.2g第8頁/共42頁92.兩重疊在一起的滑塊,置于固定的傾角為的斜面上,如圖專4-2所示,滑塊AB的質(zhì)量分別為Mm,A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2,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9頁/共42頁10A.等于零 B.方向沿斜面向上C.大小等于1mgcos D.大小等于2mgcos答案:C第10頁/共42頁11解析:把AB兩滑塊作為一個(gè)整體,設(shè)其下滑加速度為a,由牛頓第二定律得(M+m)gsin-1(M+m)gcos=

5、(M+m)a得a=g(sin-1cos)第11頁/共42頁12圖專4-3由于agsin,可見B隨A一起下滑過程中,必然受到A對(duì)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mgsin-fB=ma,解得fB=mgsin-ma=mgsin-mg(sin-1cos)=1mgcos.第12頁/共42頁133.一光滑斜劈,在力F推動(dòng)下向左勻加速運(yùn)動(dòng),且斜劈上有一木塊恰好與斜面保持相對(duì)靜止,如圖專4-4所示,則木塊所受合力的方向?yàn)? )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13頁/共42頁14解析:因?yàn)槟緣K隨劈一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故木塊的加速度方向水平向左.根據(jù)牛

6、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14頁/共42頁154.質(zhì)量分別為m1m2的兩物體AB,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,AB一起向右加速運(yùn)動(dòng).求AB兩物體間的相互作用力.212:mFmm答案第15頁/共42頁16解析:把AB兩物體看成一個(gè)整體,由牛頓第二定律有F=(m1+m2)a對(duì)B物體隔離分析:FAB=m2a聯(lián)立解得212.ABmFFmm第16頁/共42頁1745分鐘課時(shí)作業(yè)第17頁/共42頁18一選擇題1.如圖專4-6所示,在一粗糙水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一原長為L勁

7、度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來,木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,現(xiàn)用一水平力向右拉木塊2,當(dāng)兩木塊一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩木塊之間的距離是( )第18頁/共42頁1911221212().()m gmm gALB Lkkm gm m gC LD Lkk mm答案:A第19頁/共42頁20解析:把木塊1隔離出來,受力分析如圖專4-7所示.Fx=ff=N=m1g聯(lián)立解得Fx=m1g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.1,m gxk1,m gk第20頁/共42頁212.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0.4 g的加速度加速下滑,此時(shí)底座對(duì)地面

8、的壓力為( )A.Mg+0.4mg B.Mg+0.6mgC.(M+m)g D.Mg答案:B第21頁/共42頁223.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/4 B.2m/3C.3m/5 D.m/2答案:A第22頁/共42頁23解析:當(dāng)球AB很小時(shí),認(rèn)為連接AB的繩對(duì)AB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=mB

9、gcos37mB=mtan37= m.34第23頁/共42頁244.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(gè)木塊,其中兩個(gè)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mg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2m的木塊,使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng),則輕繩對(duì)m的最大拉力為( )第24頁/共42頁2533.D.3 mg543.2mgmgABmgC答案:B解析:經(jīng)過受力分析AB之間的靜摩擦力給BCD組成的系統(tǒng)提供加速度,加速度達(dá)到最大值的臨界條件為AB間達(dá)到最大靜摩擦力,即am= ,而繩子拉力FT給CD組成的系統(tǒng)提供加速度,因而拉力的最大值FTmax=3mam= ,故

10、選B.44mggm34mg第25頁/共42頁26二非選擇題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(yùn)動(dòng)過程中無相對(duì)運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體距平衡位置為x/2時(shí),AB間的摩擦力大小是_.2()mkxMm第26頁/共42頁27解析:當(dāng)AB整體離平衡位置距離為x/2時(shí),對(duì)AB整體有F=k =(M+m)a對(duì)物體A:Ff=ma圖專4-12其中Ff為AB間的摩擦力大小解得:Ff= 2x.2()mkxMm第27頁/共42頁286.如圖專4-12所示,質(zhì)量為M的木板可沿傾角為的光滑斜面下滑,

11、木板上站著一個(gè)質(zhì)量為m的人,問(1)為了保持木板與斜面相對(duì)靜止,計(jì)算人運(yùn)動(dòng)的加速度.(2)為了保持人與斜面相對(duì)靜止,木板運(yùn)動(dòng)的加速度是多少?第28頁/共42頁29答案:(1)(M+m)gsin/m,方向沿斜面向下(2)(M+m)gsin/M,方向沿斜面向下解析:(1)為了使木板與斜面保持相對(duì)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(duì)人和木板應(yīng)用牛頓第二定律.對(duì)木板:Mgsin=F對(duì)人:mgsin+F=ma人(a人為人相對(duì)斜面的加速度)解得a人= gsin,方向沿斜面向下.Mmm第29頁/共42頁30 (2)為了使人與斜面保持相對(duì)靜止,

12、必須滿足人在木板上所受合力為零,所以木板相對(duì)斜面向下滑,但人相對(duì)斜面靜止不動(dòng).現(xiàn)分別對(duì)人和木板應(yīng)用牛頓第二定律,設(shè)木板對(duì)斜面的加速度為a木,則對(duì)人:mgsin=F對(duì)木板:Mgsin+F=Ma木解得a木= gsin,方向沿斜面向下.即人相對(duì)木板向上加速跑動(dòng),而木板沿斜面加速向下滑動(dòng),所以人相對(duì)斜面靜止不動(dòng).MmM第30頁/共42頁317.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=4 kgmB=1 kg,AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1.如果用水平方向的力F拉物體A,設(shè)AB之間的最大靜摩擦力為8 N,則:第31頁/共42頁32(1)當(dāng)F=5 N時(shí),AB之間的摩擦力為多大?(

13、2)當(dāng)F為多大時(shí),物體A恰好開始沿B的表面滑動(dòng)?開始滑動(dòng)后AB的加速度各為多大?(g取10 m/s2)答案:(1)1 N (2)40 N 9 m/s2 4 m/s2第32頁/共42頁33解析:(1)當(dāng)F=5 N時(shí),AB之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),因此可將AB看作一個(gè)整體,則其加速度為a= m/s2=1 m/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(duì)它的摩擦力作用而做加速運(yùn)動(dòng),故由牛頓第二定律得Ff=mBa=11 N=1 N.54 1ABFmm第33頁/共42頁34 (2)當(dāng)A恰好開始沿B的表面滑動(dòng)時(shí),是一臨界狀態(tài),我們也可以認(rèn)為此時(shí)A恰好尚未沿B的表面滑動(dòng),這樣我們?nèi)钥蓪B看作一

14、個(gè)整體.此時(shí)AB之間的摩擦力已達(dá)到最大靜摩擦力Ffmax=8 N.對(duì)B由牛頓第二定律有a= m/s2=8 m/s2.再對(duì)AB整體,由牛頓第二定律可得F=(mA+mB)a=(4+1)8 N=40 N,即當(dāng)作用在A上的水平拉力F達(dá)到40 N時(shí),AB間恰開始相對(duì)滑動(dòng).81fmaxBFm第34頁/共42頁35當(dāng)開始滑動(dòng)后,AB之間的摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,其大小為Ff=mAg=0.1410 N=4 N.所以,對(duì)A有F-Ff=mAaAaA= m/s2=9 m/s2.對(duì)B有Ff=mBaB.aB= m/s2=4 m/s2. 4044fAFFm41fBFm第35頁/共42頁368.如圖專4-14所示,傳送帶與地

15、面的傾角=37,AB間長度為16 m,傳送帶以10 m/s的速率逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),在傳送帶上端A處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求物體從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需時(shí)間為多少?(sin37=0.6,cos37=0.8,g取10 m/s2)答案:2 s第36頁/共42頁37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)物體的加速度為a,由F=ma得mgsin+mgcos=ma,a1=10 (0.6+0.50.8)m/s2=10 m/s2.物體由靜止加速到與傳送帶速度相等需要的時(shí)間為t1,則t1= =1 s,運(yùn)動(dòng)位移x=1va12.21 1a t5 m第37頁/共42頁38由于v帶時(shí),物體受力如圖專4-16所示,設(shè)后段物體的加速度為a2,由F=ma得圖專4-16mgsin -mgcos =ma2,得a2=2 m/s2,設(shè)后段物體滑到底端所需時(shí)間為t2,則有222 22222212Lsvta t ,16510t2 tt1s(t11s).AB:ttt2s1212. 解得舍去所以物體由 到 的時(shí)間為第38頁/共42頁399.如圖專4-17所示,把長方體切成質(zhì)量分別為m和M的兩部分,切面和底面的夾角為,長方體置于光滑的水平地面上.設(shè)地面也光滑,求水平推力在什么范圍內(nèi)