专题 连接体问题(课件)-2021-2022学年高中物理课件（2019人教版必修第一册）

1、专题 连接体问题第四章一.连接体:一些（由斜面、绳子、轻杆等）通过相互作用连接在一起的物体系统。 它们一般有着力学或者运动学方面的联系。二.连接体问题的常见图景a.依靠绳子或弹簧的弹力相连接FABABa知识梳理b.依靠相互的挤压（压力）相联系m1m2m1m2m1m2FFc.依靠摩擦相联系（叠加体）m1m2F实际中的连接体都是上述三种典型方式的组合知识梳理连接体的运动特点轻绳轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。轻杆轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比。轻弹簧在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形

2、变最大时,两端连接体的速率相等。【例】相同材料的物块m和M用轻绳连接，在M上施加恒力 F，使两物块作匀加速直线运动,求在下列各种情况下绳中张力。FMm(1)地面光滑，T=? (2)地面粗糙，T=？FMm典例分析(3)竖直加速上升（不考虑阻力），T=?MmFmMF(4)斜面光滑，加速上升，T=?小结：无论m、M质量大小关系如何，无论接触面是否光滑，无论在水平面、斜面或竖直面内运动，细线上的张力大小不变。mF/(m+M)mF/(m+M)mF/(m+M)mF/(m+M)合作探究-突破疑难结论：如图所示,一起做匀加速运动的物体系统,若外力F作用于1(质量为m1)上,则1和2的相互作用力F12=,若作用

3、于2(质量为m2)上,则F12=。此“协议”与有无摩擦无关(若有摩擦,两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同),与两物体间有无连接物、何种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关,与物体系统处于平面、斜面、竖直无关。结 论方法研究对象选择原则整体法将一起运动的物体系作为研究对象求解物体系整体的加速度和所受外力隔离法将系统中的某一物体为研究对象求解物体之间的内力三、整体法与隔离法内力和外力1系统：相互作用的物体称为系统系统由两个或两个以上的物体组成2系统内部物体间的相互作用力叫内力，系统外部物体对系统内物体的作用力叫外力连接体问题的分析方法思路与方法连接体共同加速专题，解决此类问题的方法是整体法和隔离法（

4、一）整体法1整体法是指把连接体内所有物体组成一个系统作为整体考虑，分析其受力情况，对整体列方程求解。2整体法可以求系统的加速度或外界对系统的作用力。整体法不涉及系统间物体相互作用的内力3若系统内各个物体具有相同的加速度a，整体所受到的合力为F，牛顿第二定律整体法的方程为：F=(m1+m2+m3+mn)a4若系统内各个物体的加速度不同时，也可以运用整体法，牛顿第二定律的方程为：F=m1a1+m2a2+mnan5若系统内各个物体由细绳通过滑轮连接，物体的加速度大小相同时，也可以将细绳等效在一条直线上用整体法处理，如图所示，牛顿第二定律整体法的方程为：(m1-m2)g=(m1+m2)a（二）隔离法1

5、隔离法是指当涉及连接体内各部分间的相互作用力时，从研究方便出发，把整体从某处隔离开来，分为两个部分，选择其中受力简单的部分作为研究对象，分析受力情况，再列方程求解。2隔离法把系统的内力转变为研究对象的外力。隔离法可以求系统内物体间相互作用力（即整体法中的内力）和各物体运动的加速度。3隔离法选择原则为：一是必须把要题目中涉及的内力涉及上，二是所选隔离对象和所列方程数尽量少。一般说来把整体只分为两部分，且选择其中受力简单的部分作为研究对象。4若隔离法中选择的研究对象所受的合力为F1，质量为m1，其加速度为a，则牛顿第二定律的方程为：F1=m1a问题分类1已知外力求内力，先整体法后隔离法，先利用整体

6、法求出共同的加速度，再利用隔离法求出相互作用的内力。2已知内力求外力，先隔离法后整体法，先利用涉及的内力选择隔离法求出共同的加速度，再利用整体法求出外力。3整体法和隔离法共同涉及的物理量是共同运动的加速度。简单的连接体问题小结：先用整体法求加速度，1、已知外力求内力：再用隔离法求内力先用隔离法求加速度，2、已知内力求外力：再用整体法求外力例题1：两个物体A和B，质量分别为mA和mB，互相接触放在光滑水平地面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力是？ 对B：对A：对A、B整体：例题2：两个物体A和B，质量分别为mA和mB，互相接触放在摩擦因数为水平地面上，如图所示，对物

7、体A施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力是？ 对B：对A：对A、B整体：两个物体A和B，质量分别为mA和mB，互相接触放在摩擦因数为水平地面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体B的作用力是？ 三、连接体问题 对B：对A、B整体：2、一质量为M，倾角为的楔形木块，静止在水平桌面上，与桌面间无摩擦，一质量为m的物块，置于楔形木块的斜面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力F推楔形木块，如图所示，求水平力F的大小等于多少？对m：对M+m整体：解得： 如图所示，质量为M的物体放在光滑的水平高台上，用一条质量可以忽略且不变形的细绳绕过定滑轮把它与质量

8、为m的物体连接起来.求物体M 和物体m 起运动的加速度和绳子对M的拉力。对m：对M：当M远大于m时实验加速度：理论推导的加速度：1如图所示，箱子的质量M5.0kg，与水平地面的动摩擦因数0.22。在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m1.0kg的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的悬线偏离竖直方向30角，则F应为多少？课堂检测-巩固成果解：以小球为研究对象，根据Fma有： mgtan30=ma以整体为研究对象，据Fma有： F-（m+M）g=（m+M）a解得： F=（m+M）g+（m+M）gtan30答案47.8NBA2.如图所示，质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、倾角为的斜面上，A

9、与斜面间、A与B之间的动摩擦因数分别为1，2，当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时，B受到摩擦力（）A.等于零B.方向平行于斜面向上C.大小为1mgcosD.大小为2mgcosBC课堂检测-巩固成果解：以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得加速度为：a=g（sin-1cos）设A对B的摩擦力方向沿斜面向下，大小为f， 则mgsin+f=ma， 解得：f=ma-mgsin=-1mgcos，负号表示摩擦力方向沿斜面向上，故AD错误，BC正确；故选：BC（15年安徽卷）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上

10、升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g=10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时，试求 （1）运动员竖直向下拉绳的力； （2）运动员对吊椅的压力。能力提升解析： (1）设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：2F-(m人+ m椅)g=(m人+ m椅)aF=440N由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力F=440N（