高一物理连接体问题ppt课件

1、.;1专题专题4 连接体问题连接体问题2021-03-28.;2知识识记知识识记 2022-1-29.;3 一一 整体法整体法 隔离法解决连接体问题隔离法解决连接体问题1.连接体连接体连接体是指在所研究的问题中涉及的多个物体连接体是指在所研究的问题中涉及的多个物体(或叠放在一或叠放在一起起,或并排挤在一起或并排挤在一起,或用绳或用绳 杆联系在一起杆联系在一起)组成的系统组成的系统(也也叫物体组叫物体组). 2022-1-29.;42.解决连接体问题的基本方法解决连接体问题的基本方法处理连接体问题的方法处理连接体问题的方法:整体法与整体法与隔离法隔离法.要么先整体后隔离要么先整体后隔离,要么先隔

2、离后整体要么先隔离后整体.不管用什么方法解题不管用什么方法解题,所使用的规律都所使用的规律都是牛顿运动定律是牛顿运动定律.(1)解答问题时解答问题时,决不能把整体法和隔离法对立起来决不能把整体法和隔离法对立起来,而应该把而应该把这两种方法结合起来这两种方法结合起来,从具体问题的实际情况出发从具体问题的实际情况出发,灵活选灵活选取研究对象取研究对象,恰当选择使用隔离法或整体法恰当选择使用隔离法或整体法:2022-1-29.;5在连接体内各物体具有相同的加速度时在连接体内各物体具有相同的加速度时,可先把连接体当一个可先把连接体当一个整体整体,分析受到的外力及运动情况分析受到的外力及运动情况,利用牛

3、顿第二定律求出利用牛顿第二定律求出加速度加速度,若要求连接体内各物体相互作用的内力若要求连接体内各物体相互作用的内力,则需把物则需把物体隔离体隔离,对某个物体单独进行受力分析对某个物体单独进行受力分析,再利用牛顿第二定再利用牛顿第二定律对该物体列式求解律对该物体列式求解.(2)在使用隔离法解题时在使用隔离法解题时,所选取的隔离对象可以是连接体中所选取的隔离对象可以是连接体中的某一部分物体的某一部分物体,也可以是连接体的某一个物体也可以是连接体的某一个物体(包含两个包含两个或两个以上的单个物体或两个以上的单个物体),而这而这“某一部分某一部分”的选取的选取,也应根也应根据问题的实际情况灵活处理据

4、问题的实际情况灵活处理.2022-1-29.;6二二 从两个角度把握连接体分离的条件从两个角度把握连接体分离的条件在解答连接体分离的问题时在解答连接体分离的问题时,不少同学利用不少同学利用“物体速度相同物体速度相同”的条件进行分析而得出错误的结论的条件进行分析而得出错误的结论.事实上事实上,连接体分离时连接体分离时的条件可以从两个角度来把握的条件可以从两个角度来把握,从受力的角度来讲从受力的角度来讲,两物体两物体分离时的条件是两物体间的正压力为分离时的条件是两物体间的正压力为零零;从运动学的角度从运动学的角度来讲来讲,一起运动的两个物体恰好分离时一起运动的两个物体恰好分离时,两者在垂直于接触两

5、者在垂直于接触面方向的速度和面方向的速度和加速度加速度仍然相等仍然相等.这两个角度有时单独应这两个角度有时单独应用用,有时则需要同时考虑有时则需要同时考虑.2022-1-29.;715分钟随堂验收分钟随堂验收 2022-1-29.;8图专图专4-11.在光滑的水平面上放一质量为在光滑的水平面上放一质量为m的物体的物体A,用轻绳通用轻绳通过定滑轮与质量也为过定滑轮与质量也为m的物体的物体B相连接相连接,如图专如图专4-1(a)所示所示,物体物体A的加速度为的加速度为a1,现撤去物体现撤去物体B,对物体对物体A施加一个与物施加一个与物体体B重力相等的拉力重力相等的拉力F,如图专如图专4-1(b)所

6、示所示,物体物体A的加速度的加速度为为a2.则下列说法正确的是则下列说法正确的是( )2022-1-29.;9A.a1=2a2 B.a1=a2C.a2=2a1 D.无法确定无法确定答案答案:C解析解析:由牛顿第二定律由牛顿第二定律F=ma,在在(a)图中图中:对对A,T=ma1,对对B,mg-T=ma1,故故a1= ,在在(b)图中有图中有F=ma2,又又F=mg,故故a2=g,可可知知a2=2a1,故选故选C.2g2022-1-29.;102.两重叠在一起的滑块两重叠在一起的滑块,置于固定的置于固定的 倾角为倾角为的斜面上的斜面上,如图如图专专4-2所示所示,滑块滑块A B的质量分别为的质量

7、分别为M m,A与斜面间的动与斜面间的动摩擦因数为摩擦因数为1,B与与A之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为2,已知两滑块已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面上滑下都从静止开始以相同的加速度从斜面上滑下,滑块滑块B受到的受到的摩擦力摩擦力( )2022-1-29.;11A.等于零等于零 B.方向沿斜面向上方向沿斜面向上C.大小等于大小等于1mgcos D.大小等于大小等于2mgcos答案答案:C2022-1-29.;12解析解析:把把A B两滑块作为一个整体两滑块作为一个整体,设其下滑加速度为设其下滑加速度为a,由牛由牛顿第二定律得顿第二定律得(M+m)gsin-1(M+m)gcos=(

8、M+m)a得得a=g(sin-1cos)2022-1-29.;13图专图专4-3由于由于agsin,可见可见B随随A一起下滑过程中一起下滑过程中,必然受到必然受到A对它沿斜面向上的摩擦力对它沿斜面向上的摩擦力,设摩擦力为设摩擦力为fB.由牛顿第二定律由牛顿第二定律得得mgsin-fB=ma,解得解得fB=mgsin-ma=mgsin-mg(sin-1cos)=1mgcos.2022-1-29.;143.一光滑斜劈一光滑斜劈,在力在力F推动下向左匀加速运动推动下向左匀加速运动,且斜劈上有一木且斜劈上有一木块恰好与斜面保持相对静止块恰好与斜面保持相对静止,如图专如图专4-4所示所示,则木块所受合则

9、木块所受合力的方向为力的方向为( )A.水平向左水平向左 B.水平向右水平向右C.沿斜面向下沿斜面向下 D.沿斜面向上沿斜面向上答案答案:A2022-1-29.;15解析解析:因为木块随劈一起向左做匀加速直线运动因为木块随劈一起向左做匀加速直线运动,故木块的加故木块的加速度方向水平向左速度方向水平向左.根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律,物体所受合外力提物体所受合外力提供加速度供加速度,则合外力与加速度方向一致则合外力与加速度方向一致,故木块故木块A所受合外所受合外力方向水平向左力方向水平向左.2022-1-29.;164.质量分别为质量分别为m1 m2的两物体的两物体A B,放在光滑水平面上放

10、在光滑水平面上,如如图专图专4-5所示所示.已知力已知力F作用在作用在A物体上物体上,A B一起向右加速一起向右加速运动运动.求求A B两物体间的相互作用力两物体间的相互作用力.212:mFmm答案2022-1-29.;17解析解析:把把A B两物体看成一个整体两物体看成一个整体,由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有F=(m1+m2)a对对B物体隔离分析物体隔离分析:FAB=m2a联立解得联立解得212.ABmFFmm2022-1-29.;1845分钟课时作业分钟课时作业2022-1-29.;19一一 选择题选择题1.如图专如图专4-6所示所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为在一粗糙水平面上有两

11、个质量分别为m1和和m2的木块的木块1和和2,中间用一原长为中间用一原长为L 劲度系数为劲度系数为k的轻弹簧的轻弹簧连接起来连接起来,木块与地面间的动摩擦因数为木块与地面间的动摩擦因数为,现用一水平力向现用一水平力向右拉木块右拉木块2,当两木块一起匀速运动时当两木块一起匀速运动时,两木块之间的距离是两木块之间的距离是( )2022-1-29.;2011221212().()m gmm gALB Lkkm gm m gC LD Lkk mm答案答案:A2022-1-29.;21解析解析:把木块把木块1隔离出来隔离出来,受力分析如图专受力分析如图专4-7所示所示.Fx=ff=N=m1g联立解得联立

12、解得Fx=m1g设弹簧伸长量为设弹簧伸长量为x,由由Fx=kx可知可知 两木块之间的距离应为两木块之间的距离应为L+x=L+ 故选故选A.1,m gxk1,m gk2022-1-29.;222.如图专如图专4-8所示所示,滑竿和底座的质量为滑竿和底座的质量为M,一质量为一质量为m的猴子的猴子沿竿以沿竿以0.4 g的加速度加速下滑的加速度加速下滑,此时底座对地面的压力为此时底座对地面的压力为( )A.Mg+0.4mg B.Mg+0.6mgC.(M+m)g D.Mg答案答案:B2022-1-29.;233.如图专如图专4-9所示所示,A球和球和B球用轻绳相连球用轻绳相连,静止在光滑的圆柱面静止在光

13、滑的圆柱面上上,若若A球的质量为球的质量为m,则则B球的质量为球的质量为( )A.3m/4 B.2m/3C.3m/5 D.m/2答案答案:A2022-1-29.;24解析解析:当球当球A B很小时很小时,认为连接认为连接A B的绳对的绳对A B的作用力的作用力方向都沿圆柱面的切线方向方向都沿圆柱面的切线方向,且绳的张力大小处处相同且绳的张力大小处处相同.隔离隔离A,分析分析A球受力球受力,有重力有重力 支持力支持力 绳子的拉力绳子的拉力.把重力沿把重力沿圆柱面的切线方向和垂直于圆柱面的方向分解圆柱面的切线方向和垂直于圆柱面的方向分解.则切线方则切线方向向F=mAgsin37隔离隔离B,同理有同

14、理有F=mBgsin53=mBgcos37,即即mgsin37=mBgcos37mB=mtan37= m.342022-1-29.;254.如图专如图专4-10所示所示,光滑水平面上放置质量分别为光滑水平面上放置质量分别为m和和2m的的四个木块四个木块,其中两个质量为其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳的木块间用一不可伸长的轻绳相连相连,木块间的最大静摩擦力是木块间的最大静摩擦力是mg.现用水平拉力现用水平拉力F拉其拉其中一个质量为中一个质量为2m的木块的木块,使四个木块以同一加速度运动使四个木块以同一加速度运动,则则轻绳对轻绳对m的最大拉力为的最大拉力为( )2022-1-29.;26

15、33.D.3 mg543.2mgmgABmgC答案答案:B解析解析:经过受力分析经过受力分析A B之间的静摩擦力给之间的静摩擦力给B C D组成的组成的系统提供加速度系统提供加速度,加速度达到最大值的临界条件为加速度达到最大值的临界条件为A B间达间达到最大静摩擦力到最大静摩擦力,即即am= ,而绳子拉力而绳子拉力FT给给C D组组成的系统提供加速度成的系统提供加速度,因而拉力的最大值因而拉力的最大值FTmax=3mam= ,故选故选B.44mggm34mg2022-1-29.;27二二 非选择题非选择题5.如图专如图专4-11所示所示,质量为质量为m的物体的物体A放置放置在质量为在质量为M的

16、物体的物体B上上,B与劲度系数为与劲度系数为k的弹簧相连的弹簧相连,放置在光滑水平面上放置在光滑水平面上.现把两物体拉离平衡位置现把两物体拉离平衡位置x距离处距离处,然后放开然后放开,在返回平衡位置的运动过程中无相对运在返回平衡位置的运动过程中无相对运动动,当物体距平衡位置为当物体距平衡位置为x/2时时,A B间的摩擦力大小是间的摩擦力大小是_.2()mkxMm2022-1-29.;28解析解析:当当A B整体离平衡位置距离为整体离平衡位置距离为x/2时时,对对A B整体有整体有F=k =(M+m)a对物体对物体A:Ff=ma图专图专4-12其中其中Ff为为A B间的摩擦力大小间的摩擦力大小解

17、得解得:Ff= 2x.2()mkxMm2022-1-29.;296.如图专如图专4-12所示所示,质量为质量为M的木板可沿倾角为的木板可沿倾角为的光滑斜面的光滑斜面下滑下滑,木板上站着一个质量为木板上站着一个质量为m的人的人,问问(1)为了保持木板与斜面相对静止为了保持木板与斜面相对静止,计算人运动的加速度计算人运动的加速度.(2)为了保持人与斜面相对静止为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度是多少木板运动的加速度是多少?2022-1-29.;30答案答案:(1)(M+m)gsin/m,方向沿斜面向下方向沿斜面向下(2)(M+m)gsin/M,方向沿斜面向下方向沿斜面向下解析解析:(1)为

18、了使木板与斜面保持相对静止为了使木板与斜面保持相对静止,必须满足木板在斜必须满足木板在斜面上的合力为零面上的合力为零,所以人施于木板的摩擦力所以人施于木板的摩擦力F应沿斜面向上应沿斜面向上,故人应加速向下跑故人应加速向下跑.现分别对人和木板应用牛顿第二定律现分别对人和木板应用牛顿第二定律.对木板对木板:Mgsin=F对人对人:mgsin+F=ma人人(a人人为人相对斜面的加速度为人相对斜面的加速度)解得解得a人人= gsin,方向沿斜面向下方向沿斜面向下.Mmm2022-1-29.;31 (2)为了使人与斜面保持相对静止为了使人与斜面保持相对静止,必须满足人在木板上所受必须满足人在木板上所受合

19、力为零合力为零,所以木板相对斜面向下滑所以木板相对斜面向下滑,但人相对斜面静止不但人相对斜面静止不动动.现分别对人和木板应用牛顿第二定律现分别对人和木板应用牛顿第二定律,设木板对斜面的设木板对斜面的加速度为加速度为a木木,则则对人对人:mgsin=F对木板对木板:Mgsin+F=Ma木木解得解得a木木= gsin,方向沿斜面向下方向沿斜面向下.即人相对木板向上加即人相对木板向上加速跑动速跑动,而木板沿斜面加速向下滑动而木板沿斜面加速向下滑动,所以人相对斜面静止所以人相对斜面静止不动不动.MmM2022-1-29.;327.如图专如图专4-13所示所示,物体物体A和和B叠放在光滑的水平桌面上叠放

20、在光滑的水平桌面上,质量质量分别为分别为mA=4 kg mB=1 kg,A B之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数=0.1.如果用水平方向的力如果用水平方向的力F拉物体拉物体A,设设A B之间的最大静摩擦之间的最大静摩擦力为力为8 N,则则:2022-1-29.;33(1)当当F=5 N时时,A B之间的摩擦力为多大之间的摩擦力为多大?(2)当当F为多大时为多大时,物体物体A恰好开始沿恰好开始沿B的表面滑动的表面滑动?开始滑动后开始滑动后A B的加速度各为多大的加速度各为多大?(g取取10 m/s2)答案答案:(1)1 N (2)40 N 9 m/s2 4 m/s22022-1-29.;34解析解

21、析:(1)当当F=5 N时时,A B之间不发生相对运动之间不发生相对运动,因此可将因此可将A B看作一个整体看作一个整体,则其加速度为则其加速度为a= m/s2=1 m/s2.再隔离分析再隔离分析B(也可隔离分析也可隔离分析A),B在水平方向上只受到在水平方向上只受到A对它对它的摩擦力作用而做加速运动的摩擦力作用而做加速运动,故由牛顿第二定律得故由牛顿第二定律得Ff=mBa=11 N=1 N.54 1ABFmm2022-1-29.;35 (2)当当A恰好开始沿恰好开始沿B的表面滑动时的表面滑动时,是一临界状态是一临界状态,我们也可我们也可以认为此时以认为此时A恰好尚未沿恰好尚未沿B的表面滑动的

22、表面滑动,这样我们仍可将这样我们仍可将A B看作一个整体看作一个整体.此时此时A B之间的摩擦力已达到最大静之间的摩擦力已达到最大静摩擦力摩擦力Ffmax=8 N.对对B由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有a= m/s2=8 m/s2.再对再对A B整体整体,由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得F=(mA+mB)a=(4+1)8 N=40 N,即当作用在即当作用在A上的水平拉力上的水平拉力F达到达到40 N时时,A B间恰开始相对间恰开始相对滑动滑动.81fmaxBFm2022-1-29.;36当开始滑动后当开始滑动后,A B之间的摩擦力变为滑动摩擦力之间的摩擦力变为滑动摩擦力,其大小为其大小为F

23、f=mAg=0.1410 N=4 N.所以所以,对对A有有F-Ff=mAaAaA= m/s2=9 m/s2.对对B有有Ff=mBaB.aB= m/s2=4 m/s2. 4044fAFFm41fBFm2022-1-29.;378.如图专如图专4-14所示所示,传送带与地面的倾角传送带与地面的倾角=37,AB间长度为间长度为16 m,传送带以传送带以10 m/s的速率逆时针运动的速率逆时针运动,在传送带上端在传送带上端A处由静止释放一个质量为处由静止释放一个质量为0.5 kg的物体的物体,它与传送带之间的它与传送带之间的动摩擦因数为动摩擦因数为0.5,求物体从求物体从A端运动到端运动到B端所需时间为多端所需时间为多少少?(sin37=0.6,cos37=0.8,g取取10 m/s2)答案答案:2 s2022-1-29.;38解析解析:物体放在传送带上物体放在传送带上,在开始阶段在开始阶段,由于传送带的速度大于由于传送带的速度大于物体的速度物体的速度,物体受的摩擦力方向沿斜面向下物体受的摩擦力方向沿斜面向下,受力如图专受力如图专4-15所示所示,设物体的加速度为设物体的加速度为a,由由F=ma得得mgsin+mgcos=ma,a1=10 (0.6+0.50.8)m/s2