2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 簡(jiǎn)單連接體問(wèn)題和臨界問(wèn)題課件

1、簡(jiǎn)單連接體問(wèn)題和臨界問(wèn)題一、簡(jiǎn)單連接體問(wèn)題1.所謂“連接體”問(wèn)題,是指運(yùn)動(dòng)中的幾個(gè)物體或上下疊放在一起、或前后擠靠在一起、或通過(guò)細(xì)繩、輕彈簧連在一起的物體組.在求解連接體問(wèn)題時(shí)常常用到整體法與隔離法.2.整體法：把整個(gè)連接體系統(tǒng)看做一個(gè)研究對(duì)象,分析整體所受的外力,運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解.其優(yōu)點(diǎn)在于它不涉及系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力.3.隔離法：把系統(tǒng)中某一物體(或一部分)隔離出來(lái)作為一個(gè)單獨(dú)的研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,列方程求解.其優(yōu)點(diǎn)在于將系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為研究對(duì)象所受的外力,容易看清單個(gè)物體(或一部分)的受力情況或單個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情形.例1如圖1所示,物體A、B用不可伸長(zhǎng)

2、的輕繩連接,在恒力F作用下一起向上做勻加速運(yùn)動(dòng),已知mA10 kg,mB20 kg,F600 N,求此時(shí)輕繩對(duì)物體B的拉力大小(g取10 m/s2).解析答案400 N答案圖1解析對(duì)AB整體受力分析和單獨(dú)對(duì)B受力分析,分別如圖甲、乙所示：根據(jù)牛頓第二定律F(mAmB)g(mAmB)a物體B受細(xì)線(xiàn)的拉力和重力,根據(jù)牛頓第二定律,有：FTmBgmBa,聯(lián)立解得：FT400 N當(dāng)物體各部分加速度相同且不涉及求內(nèi)力的情況,用整體法比較簡(jiǎn)單；若涉及物體間相互作用力時(shí)必須用隔離法.整體法與隔離法在較為復(fù)雜的問(wèn)題中常常需要有機(jī)地結(jié)合起來(lái)運(yùn)用,這將會(huì)更快捷有效.針對(duì)訓(xùn)練如圖2所示,質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A

3、、B,用勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連.當(dāng)用力F沿傾角為的固定光滑斜面向上拉使兩物塊共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量為_(kāi).解析答案圖2解析對(duì)整體有F(m1m2)gsin (m1m2)a二、動(dòng)力學(xué)的臨界問(wèn)題1.臨界問(wèn)題：某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))剛好要發(fā)生或剛好不發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài).2.關(guān)鍵詞語(yǔ)：在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中出現(xiàn)的“最大”“最小”“剛好”“恰能”等詞語(yǔ),一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn),隱含了相應(yīng)的臨界條件.3.常見(jiàn)類(lèi)型(1)彈力發(fā)生突變的臨界條件彈力發(fā)生在兩物體的接觸面之間,是一種被動(dòng)力,其大小由物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定.相互接觸的兩個(gè)物體將要脫離的臨界條件是彈力為零.(2)摩擦力發(fā)生突變的臨界條件摩擦力是被動(dòng)力

4、,由物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)決定.靜摩擦力為零是狀態(tài)方向發(fā)生變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力最大是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài).例2如圖3所示,細(xì)線(xiàn)的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細(xì)線(xiàn)的另一端拴一質(zhì)量為m的小球.(1)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)對(duì)小球的拉力剛好等于零？解析答案g答案圖3解析 當(dāng)FT0時(shí),小球受重力mg和斜面支持力FN作用,如圖甲,則FNcos 45mg,FNsin 45ma解得ag.故當(dāng)向右加速度為g時(shí)線(xiàn)上的拉力為0.(2)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí),小球?qū)瑝K的壓力等于零？解析答案g答案解析假設(shè)滑塊具有向左的加速度a1時(shí),小球受重力mg、線(xiàn)的拉力F

5、T1和斜面的支持力FN1作用,如圖乙所示.由牛頓第二定律得水平方向：FT1cos 45FN1sin 45ma1,豎直方向：FT1sin 45FN1cos 45mg0.由此兩式可以看出,當(dāng)加速度a1增大時(shí),球所受的支持力FN1減小,線(xiàn)的拉力FT1增大.當(dāng)a1g時(shí),FN10,此時(shí)小球雖與斜面接觸但無(wú)壓力,處于臨界狀態(tài),這時(shí)繩的拉力為FT1 mg.所以滑塊至少以a1g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)小球?qū)瑝K的壓力等于零.(3)當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)中拉力為多大？解析答案答案解析當(dāng)滑塊加速度大于g時(shí),小球?qū)ⅰ帮h”離斜面而只受線(xiàn)的拉力和重力的作用,如圖丙所示,此時(shí)細(xì)線(xiàn)與水平方向間的夾角45.由牛頓第二定律得FTcos ma,FTsin mg,1. (連接體問(wèn)題)如圖4所示,質(zhì)量為2m的物塊A與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦不計(jì),在大小為F的水平推力作用下,A、B一起向右做加速運(yùn)動(dòng),則A和B之間的作用力大小為12解析答案圖4212.(動(dòng)力學(xué)的臨界問(wèn)題)如圖5所示,光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體,A、B間的最大靜摩擦力為mg,現(xiàn)用水平拉力F拉B,使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng),則拉力F的最大值為答案2