高中物理疊加體問題例解

1、高中物理疊加體問題例解【知識準(zhǔn)備】一、對力的幾點認(rèn)識.關(guān)于力的概念.力是物體對物體的相互作用.這一定義體現(xiàn)了力的物質(zhì)性和相互性.力是矢量.力的效果(1)力的靜力學(xué)效應(yīng)：力能使物體發(fā)生形變.(2)力的動力學(xué)效應(yīng)：a.瞬時效應(yīng)：使物體產(chǎn)生加速度F=mab.時間積累效應(yīng)：產(chǎn)生沖量 I=Ft,使物體的動量發(fā)生變化 Ft=Apc.空間積累效應(yīng)：做功 W=Fs,使物體的動能發(fā)生變化 Ek=W.物體受力分析的基本方法(1)確定研究對象(隔離體、整體) (2)按照次序畫受力圖，先主動力、后被動力，先場力、后接觸力 (3)只分析性質(zhì)力，不分析效果力，合力與分力不能同時分析 (4)結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài)：是靜止還是運(yùn)

2、動，是直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)動如物體做曲線運(yùn)動時，在某點所受合外力的方向一定指向軌跡弧線內(nèi)側(cè)的某個方向二、中學(xué)物理中常見的幾種力名稱產(chǎn)生原因大小方向特點重力地球吸引豎直向下強(qiáng)力彈性酸(1)由力與運(yùn)動的關(guān)系求解 (2)貍簧的強(qiáng)力F二丘過翻點垂直接觸面 (2)沿繩拉伸或收縮的方向庠擦力接觸面租器且相互擠壓 的物體閭有相對運(yùn)動或 相對運(yùn)動趨勢滑動摩擦力靜摩擦力OWfWfmax與接觸面相切，與相對運(yùn)動 的方向或相對運(yùn)動趨勢的方 向相反電場力電場對電荷的作用F=qE正電荷的受力方向與場強(qiáng)的 方向相同負(fù)電荷相反.安培力磁射電流的作用F=EIL左手我1洛達(dá) 力蹣對運(yùn)動電荷的作用F=q疝左手定M三、力和運(yùn)動的關(guān)系

3、.F=0時，加速度a =0.靜止或勻速直線運(yùn)動F=恒量:F與v在一條直線上一一勻變速直線運(yùn)動F與v不在一條直線上曲線運(yùn)動(如平拋運(yùn)動).特殊力:F大小恒定，方向與 v始終垂直 勻速圓周運(yùn)動F=-kx 簡諧振動【疊加體問題分析】1、運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)知識處理疊加體間相對運(yùn)動以及各物體的運(yùn)動問題，解決此類問題關(guān)鍵是判定 物體間相對運(yùn)動，從而判定摩擦力方向，計算各物體的加速度大小，特別要弄清楚各物體運(yùn)動過程分幾個階段, 必要時畫出各物體運(yùn)動的示意圖，將抽象問題變具體。2、運(yùn)用動量和能量知識處理疊加體問題，解決此類問題應(yīng)注意物體相對運(yùn)動，注意系統(tǒng)各階段遵循規(guī)律，通 常涉及摩擦力做功與運(yùn)動學(xué)知識解

4、決物體受力運(yùn)動的問題。3、結(jié)合電場或磁場知識綜合分析疊加體問題，此類問題綜合性較強(qiáng)，幾乎涉及力學(xué)、電磁學(xué)的主干知識，分析此類問題要認(rèn)真審題，抓住解題的突破點，要建立空間想象能力。4、利用v-t圖象，從速度、位移的角度分析物體的運(yùn)動物理過程，從而解決實際問題。善于將物體運(yùn)動過程分成幾個m的小滑塊以初速度Vo從木板的左端5、靈活運(yùn)用整體法和隔離法求解疊加體問題，深刻理解力和加速度對應(yīng)關(guān)系, 階段來處理，畫出運(yùn)動的示意圖，將抽象問題變具體?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為 M的木板靜止在光滑水平面上。一個質(zhì)量為 向右滑上木板。滑塊和木板的水平速度隨時間變化的圖象如圖所示.某 作出如下一些判斷，正確的是（AC

5、D ）A.滑塊與木板間始終存在相對運(yùn)動；B .滑塊始終未離開木板；C.滑塊的質(zhì)量大于木板的質(zhì)量；D.在ti時刻滑塊從木板上滑出?！纠?】在一正交的電、磁場中，有一帶正電荷為q,質(zhì)量為m的金屬塊沿傾角為。的粗糙斜面由靜止開始下滑,已知電場強(qiáng)度為 巳方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里，斜面的高度為h,金屬塊滑到斜面底端時恰好離開斜面，設(shè)此時的速度為v,則 （ C ）逐漸減小的加了 qEh2_加了 mv /2 地面上，木楔 面上，有一質(zhì) s=1.4m 時，其 楔的摩擦力A.金屬塊從斜面頂端滑到底端的過程中，做加速度 加速運(yùn)動B.金屬塊從斜面頂端滑到底端的過程中，機(jī)械能增C.金屬塊從斜面頂

6、端滑到底端的過程中，機(jī)械能增 mghD.金屬塊離開斜面后將做勻速圓周運(yùn)動【例3】如圖所示，質(zhì)量 M=10kg的木楔靜止于粗糙水平 與地面間的動摩擦因數(shù)P=0.2,在木楔的傾角為 0=30的斜量m=1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程 速度v=1.4m/s.在這個過程中木楔處于靜止?fàn)顟B(tài).求地面對木 的大小和方向（取 g=10m/s2）.【解析】由于木楔沒有動，不能用公式f=MN計算f=N 1sinH-f icos9=0.61N木楔受到的摩擦力，題中所給出動摩擦因數(shù)的已知條件 是多余的。首先要判斷物塊沿斜面向下做勻加速直線運(yùn) 動，由運(yùn)動學(xué)公式v2t-v20=2as可得其加速度 a=v2

7、/2s=0.7m/s2,由于 af1=maf1=4.3NmgcosN 1=0Ni= 5 3N對木楔，設(shè)地面對木楔的摩擦力如圖所示，由平衡條件:f的結(jié)果為正值，說明所設(shè)的方向與圖設(shè)方向相同【解題回顧】物理習(xí)題的解答，重在對物理規(guī)律的理解和運(yùn)用，忌生拉硬套公式.對兩個或兩個以上的物體，理解物體間相互作用的規(guī)律，正確選取并轉(zhuǎn)移研究對象，是解題的基本能力要求.本題也可以用整體法求解：對物塊沿斜向下的加速度分解為水平方向acos日和豎直方向asin6,其水平方向上的加速度是木楔對木塊作用力的水平分量產(chǎn)生的，根據(jù)力的相互作用規(guī)律，物塊對木楔的水平方向的作用力也是macos6,再根據(jù)木楔靜止的現(xiàn)象，由平衡條

8、件，得地面對木楔的摩擦力一定是macos0=0.61N.當(dāng)盤靜止時，彈 設(shè)彈簧總在彈【例4】有一輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一個質(zhì)量為 m0的平盤，盤中有一物體質(zhì)量為 m. 簧長度比自然長度伸長了 L,如圖。今向下拉盤使彈簧伸長 AL后停止，然后松手放開， 性限度以內(nèi)，則松開手時盤對物體支持力為（ 1+A L/L ）-2 -mg【例5】如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別是 ml和m2,其接觸面光滑，與水平面的夾角為 。，若A、B與水平 地面的動摩擦系數(shù)都是科，用水平力F推A,使A、B 一起加速運(yùn)動，求：（1）A、B間的相互作用力（2）為維持A、B間不發(fā)生相對滑動，力 F的取值范圍。（3）當(dāng)A、B與水

9、平地面間光滑時，且m=m=m時，則F的取值范 圍是多少？【精選試題訓(xùn)練】一、單選題1、如圖所示，兩個等大的水平力 F分別作用在物體 B C上.物體A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài).各接觸面與水平 地面平行.物體 A、C間的摩擦力大小為fi,物體B、C間的摩擦力大小為f2,物體C與地面間的摩擦力大小為 f3,則（B ）A.fi=0,f2 =0, f3=0 B.fi =0,f2 = F, f3 =0-J，/C.fi=F,f2 =0, f3=0 D.fi =0, f2 =F,f3 =F2、如圖所示，在水平桌面上疊放著質(zhì)量均為 M的A B兩塊木板，在木板 A的上方放著一個質(zhì)量為 m的物塊C, 木板和物塊均處于

10、靜止?fàn)顟B(tài)。 A、B、C之間以及B與地面之間的動摩擦因數(shù)都為 科。若用水平恒力 F向右拉動木 板A,使之從C B之間抽出來，已知重力加速度為 go則拉力F的大_小應(yīng)該滿足的條件是 （c）、611予rA、F （2m M g B 、F （m 2M ggC、F 2（m M g D 、F 2mg/，/ / / -3、如圖所示，木板質(zhì)量為 M,長度為L,小木塊質(zhì)量為 m,水平地面光滑，一根不計質(zhì)量的輕繩通過定滑輪分 別與M和m連接，小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為科。開始時木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的力將 m拉至右端，拉力至少做功為（A ）.A、科 mgLB 、2mgLC mgl/2D 、（M m）gL

11、4、如圖，一輕彈簧左端固定在長木塊A的左端，右端與小木塊 B連接，且B、A及A與地面間接觸光滑。開始時，B和A同均靜止，現(xiàn)同時對B、A施加等大反向的水平恒力 Fi和F2從兩物體開始運(yùn)動以后的整個運(yùn)動過程中，。正確的說法是（D ）m.現(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)動時，細(xì)線與豎直方向成“角，細(xì)線的拉力為 T;若用一力F水平向左拉小車，使小球和車一起以加速度了.則（B ）a=a,T =Taa,T =T-3 -a向左運(yùn)動時，細(xì)線與豎直方向也成“角，細(xì)線的拉力為C. aa,T T、多選題6、光滑水平面上疊放著兩個物體A和B,如圖所示，水平拉力 F作用在物體B上，使它們從靜止開

12、始一起運(yùn)動。經(jīng)過時間t,撤去拉力F,再經(jīng)過時間t,物體A、B的動能分別為 日和Eb。在運(yùn)動過程中A、B始終保持相對靜止，以下幾種說法：（AQEa+Eb等于拉力F做的功Ea+8小于拉力F做的功Ea等于撤去拉力F前摩擦力對物體A做的功Ea大于撤去拉力F前摩擦力對物體A做的功7、如圖（a）所示，質(zhì)量為2m的長木板，靜止地放在光滑的水平面上，另一質(zhì)量為m的小鉛塊（可視為質(zhì)點）以水平速度V0滑上木板左端，恰能滑至木板右端且與木板保持相對靜止，鉛塊運(yùn)動中所受的摩擦力始終不變。若將木板分成長度與質(zhì)量均相等（即m = m = m）的兩段1、2后緊挨著放在同一水平面上，讓小鉛塊以相同的初速度V）由木板1的左端開

13、始運(yùn)動，如圖（b）所示，則下列說法正確的是（ AD ）A.小鉛塊滑到木板2的右端前就與之保持相對靜止B.小鉛塊滑到木板2的右端與之保持相對靜止（ a）、（b）兩種過程中產(chǎn)生的熱量相等；（ a）示過程產(chǎn)生的熱量大于（b）示過程產(chǎn)生的熱量已知斜面體與8、如圖所示，質(zhì)量為 m的木塊放在傾角為0的光滑斜面上，則：（A CD地面之間也是光滑的。 在木塊下滑的過程中,A、木塊所受的彈力對木塊做負(fù)功日木塊的機(jī)械能守恒C木塊和斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D斜面體對地面的壓力一定小于兩個物體的重力之和9、如圖所示，斜面上除一 AB段粗糙外，其余部分均是光滑的，小物體與AB段的動摩擦因數(shù)處處相等。今使C點時的速度相

14、等，已知 AB=BC ,則下列說于靜止?fàn)顟B(tài)，為！1 .問至少到地面？平向右運(yùn)動該物體從斜面的頂端由靜止開始下滑，經(jīng)過 A點時的速度與經(jīng)過 法正確的是（ ABC ）A、物體在AB段與BC段的加速度大小相等；B、物體在AB段與BC段的運(yùn)動時間相等；C、重力在這兩段中所做的功相等；D、物體在AB段與BC段的動量變化相等。三、計算題10、如圖所示，用固定檔板P將質(zhì)量為m的小球擋在光滑斜面上處 已知斜面體質(zhì)量為 M,傾角為0 ,斜面體與水平面間的動摩擦因數(shù) 以多大的水平恒力 F向右拉動斜面體時，小球才能做自由落體運(yùn)動 解：設(shè)小球自由落體運(yùn)動到地面上下落高度為h,則斜面體至少水 TOC o 1-5 h z

15、 位移x:h cot0(1 )2分對小球：h=lgt2（2） 2分2對斜面體，x: 1 at 2（3） 2分2由以上兩式解得：a=gcot 0（4） 3分2 分,2 分以斜面體為研究對象有：F-Mg=Ma (5)F= Mg+MgcotO =(+cot 0 ) Mg (6)11、質(zhì)量為m= 1 . O kg、帶電量Q= +2.5X10 C的小滑塊(可視為質(zhì)點)放在質(zhì)量為 仁2.0 kg的絕緣長木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為u=0. 2,木板長L=1.5 m,開始時兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài)，所在空間加有一個方向豎直向下強(qiáng)度為正=4.0X104N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示。取

16、g=l0m/s2,試求：(1)用水平力F0拉小滑塊，要使小滑塊與木板以相同的速度一起運(yùn)動，力F0應(yīng)滿足什么條件？(2)用水平恒力F拉小滑塊向木板的右端運(yùn)動，要使滑塊在1. 0 s末從木板右端滑出，力 F應(yīng)為多大？(設(shè)m與M度為為使滑塊與木 對于滑塊有：即為使滑塊與 TOC o 1-5 h z 之間最大靜摩擦力與它們之間的滑動摩擦力大小相等，滑塊在運(yùn)動中帶電量不變)解:(1)當(dāng)拉力F0作用于滑塊 m上，木板能夠產(chǎn)生的最大加速板共同運(yùn)動，滑塊最大加速度F0-u(mg+qE)=mamF0=u(mg+qE)+mam =6.0N 木板之間無相對滑動，力F0不應(yīng)超過6.0N.設(shè)滑塊相對于水平面的加速度為a

17、1,木板的加速度為a2,由運(yùn)動學(xué)關(guān)系可知滑動過程中木板的加速度，則可得滑塊運(yùn)動的加速度對滑塊：F=u(mg+qE)+ma1=9.0N12、如圖所示的裝置可以測量飛行器在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動的加速度.該裝置是在矩形箱子的上、下 壁上各安裝一個可以測力的傳感器，分別連接兩根勁度系數(shù)相同(可拉伸可壓縮)的輕彈簧的一端，彈簧的另一端都固定在一個滑塊上，滑塊套在光滑豎直桿上.現(xiàn)將該裝置固定在一飛行器上，傳感器P在上，傳感器 Q在下.飛行器在地面靜止時，傳感器P、Q顯示的彈力大小均為 10 N.求：(1)滑塊的質(zhì)量.(地面處的g=10 m/s2)(2)當(dāng)飛行器豎直向上飛到離地面R處，此處的重力加速度

18、為多大？(R是地球的半徑)(3)若在此高度處傳感器 P顯示的彈力大小為 F=20 N,此時飛行器的加速度是多大？ TOC o 1-5 h z G 2F 2 1017斛：(1)m =kg = 2kggg 10MmMmmg = G,mg = G 7(R R)2R4解之得g -R22g =6.4m/s由牛頓第二定律，得 2F mg = ma,所以 a = -m- = 13.6m/s2.md = 2 cm13、質(zhì)量為 M的特殊平板在光滑的水平面上以速度V0 = 4m/s向右勻速運(yùn)動，在平板上方存在厚度的的“相互作用區(qū)域”(如圖中虛線部分所示)，“相互作用區(qū)域”上方高 h = 20 cm處有一質(zhì)量為 m的靜止物塊P。平板的右端 A經(jīng)過物塊P的正下方時，P同時無初速度釋放。當(dāng)物塊 P以速度vi進(jìn)入相互作用區(qū)時，平板對 P立即產(chǎn)生一個豎直向上的恒力 F;當(dāng)P與平板接觸時F方向立即變豎直向下而大小保持不變。已知 M= 3 m F =kmg k = 11 ,物塊與平板間的動摩