高一物理連接體問(wèn)題

關(guān)于高一物理連接體問(wèn)題第1頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日知識(shí)識(shí)記第2頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

一?整體法?隔離法解決連接體問(wèn)題1.連接體連接體是指在所研究的問(wèn)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3頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.解決連接體問(wèn)題的基本方法處理連接體問(wèn)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(wèn)題時(shí),決不能把整體法和隔離法對(duì)立起來(lái),而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來(lái),從具體問(wèn)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4頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日在連接體內(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(wèn)題的實(shí)際情況靈活處理.第5頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二?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(wèn)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(lái)把握,從受力的角度來(lái)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)的角度來(lái)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6頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日15分鐘隨堂驗(yàn)收第7頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D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(guò)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(shuō)法正確的是()第8頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日A.a1=2a2 B.a1=a2C.a2=2a1 D.無(wú)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,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.第9頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,已知兩滑塊都從靜止開(kāi)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:把A?B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)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(M+m)a得a=g(sinθ-μ1cosθ)第12頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D專4-3由于a<gsinθ,可見(jiàn)B隨A一起下滑過(guò)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mgsinθ-fB=ma,解得fB=mgsinθ-ma=mgsinθ-mg(sinθ-μ1cosθ)=μ1mgcosθ.第13頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.一光滑斜劈,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14頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析: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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(yùn)動(dòng).求A?B兩物體間的相互作用力.第16頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:把A?B兩物體看成一個(gè)整體,由牛頓第二定律有F=(m1+m2)a①對(duì)B物體隔離分析:FAB=m2a②①②聯(lián)立解得第17頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日45分鐘課時(shí)作業(yè)第18頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一?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(zhǎng)為L(zhǎng)?勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接起來(lái),木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,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19頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案:A第20頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:把木塊1隔離出來(lái),受力分析如圖專4-7所示.Fx=f①f=μN(yùn)=μm1g②聯(lián)立解得Fx=μm1g設(shè)彈簧伸長(zhǎng)量為x,由Fx=kx可知兩木塊之間的距離應(yīng)為L(zhǎng)+x=L+故選A.第21頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(shí)底座對(duì)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:當(dāng)球A?B很小時(shí),認(rèn)為連接A?B的繩對(duì)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(gè)木塊,其中兩個(gè)質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長(zhǎng)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(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25頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案:B解析:經(jīng)過(guò)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(dá)到最大值的臨界條件為A?B間達(dá)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二?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(kāi),在返回平衡位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體距平衡位置為x/2時(shí),A?B間的摩擦力大小是______________________.第27頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:當(dāng)A?B整體離平衡位置距離為x/2時(shí),對(duì)A?B整體有F=k·=(M+m)a ①對(duì)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(gè)質(zhì)量為m的人,問(wèn)(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29頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日答案:(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(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:Mgsinθ=F對(duì)人:mgsinθ+F=ma人(a人為人相對(duì)斜面的加速度)解得a人=gsinθ,方向沿斜面向下.第30頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

(2)為了使人與斜面保持相對(duì)靜止,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:mgsinθ=F對(duì)木板:Mgsinθ+F=Ma木解得a木=gsinθ,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).第31頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(dòng)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(1)當(dāng)F=5N時(shí),A?B之間的摩擦力為多大?(2)當(dāng)F為多大時(shí),物體A恰好開(kāi)始沿B的表面滑動(dòng)?開(kāi)始滑動(dòng)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(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:(1)當(dāng)F=5N時(shí),A?B之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),因此可將A?B看作一個(gè)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(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=1×1N=1N.第34頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(2)當(dāng)A恰好開(kāi)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看作一個(gè)整體.此時(shí)A?B之間的摩擦力已達(dá)到最大靜摩擦力Ffmax=8N.對(duì)B由牛頓第二定律有a=m/s2=8m/s2.再對(duì)A?B整體,由牛頓第二定律可得F=(mA+mB)·a=(4+1)×8N=40N,即當(dāng)作用在A上的水平拉力F達(dá)到40N時(shí),A?B間恰開(kāi)始相對(duì)滑動(dòng).第35頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日當(dāng)開(kāi)始滑動(dòng)后,A?B之間的摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力,其大小為Ff′=μmAg=0.1×4×10N=4N.所以,對(duì)A有F-Ff′=mAaAaA=m/s2=9m/s2.對(duì)B有Ff′=mBaB.aB=m/s2=4m/s2.

第36頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.如圖專4-14所示,傳送帶與地面的傾角θ=37°,AB間長(zhǎng)度為16m,傳送帶以10m/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0.5kg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10m/s2)答案:2s第37頁(yè)，共42頁(yè)，2023年，2月20日，星期日解析:物體放在傳送帶上,在開(kāi)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