高考物理连接体模型问题归纳

1、“绳链”连接器模型问题的推广广西合浦连州中学秦福平两个物体通过光绳或滑轮连接在一起，在物理学中称为连接体。连接体问题是物体运动过程中的一个复杂问题。连接体问题涉及的对象很多，综合性强，是力学中可以考察的重要内容。根据连接器的运动特性，连接的物体，例如物体的叠加，通常处于相同的运动状态，例如处于平衡或以相同的加速度运动。从能量转换的角度来看，有动能和势能的相互转换等。本文通过实例总结了几种“绳系对象”连接器模型。首先，判断物体的运动例1如图1所示，在排除滑轮摩擦和绳索质量的情况下，当小车匀速向右移动时，物体a的受力情况为()a.绳子的张力大于重力b.绳子的张力等于重力c.绳子的张力小于重力d.拉

2、力首先大于重力，然后小于重力分析：小车的速度分解为组合速度，即根据运动效果，沿绳索和垂直于绳索进行正交分解，分别为v2和v1。如图1所示，问题中的物体a的移动方向与关节处的绳索的移动方向相同，因此不需要分解。a的速度等于v2，当小车向右移动时，它逐渐变得越来越小，所以a向上加速并超重，而a上的绳索拉力大于重力，所以选项a是正确的。备注：这种问题通常是由天车引起的，导致主动运动物体和被动运动物体的加减速不一致。在求解时，我们必须利用两个物体的速度在它们的连接处向绳子的方向投射相同的定律。第二，解决连接器的速度实施例2质量为m和m的两个球由细线()连接，m放置在半径为r的光滑半球形容器的上边缘上，

3、并从静止状态释放，如图2所示。当m滑到容器底部时，找出两个球的速度。在两个球的运动过程中，线总是处于绷紧状态。分析：让m以0的速度滑到容器底部。根据运动效应，将沿绳方向和垂直于绳的方向分解为：m和m系统从容器上缘滑动到碗底的过程，机械能守恒定律为：由两个方程求解，方向向左水平；方向是垂直向上的。备注：作为连接两个物体的媒介绳，可以实现力和能量的传递，使两个物体的运动状态相互影响，使物体的速度具有一定的矢量相关性，分解或求解速度之间的约束关系成为解决这类问题的关键。第三，检验机械能守恒定律的应用实施例3如图3所示，轻质绳绕过两个无摩擦轻质天车o1、o2和一个质量为mb=m的小球连接，另一端连接一

4、个质量为ma=m的小块，小块套在光滑的直杆上。众所周知，直杆的两端都是固定的，与两个天车在同一垂直面上，与水平面的夹角=60。直杆上的点c与两个天车处于同一高度，从点c到天车o1的距离为l，重力加速度为g。现在，小天车将从点c的其余部分释放，并尝试找出：(1)球下降到最低点时小块的机械能(以c点所在的水平面为参考平面)；(2)小物体可以下滑的最大距离；(3)滑动距离为l时小物体的速度.分析：(1)让小块的机械能为e1。从机械能守恒定律，我们可以得到：(2)设一个小块可以滑下的最大距离为sm，机械能守恒定律为：和：代入解。(3)当滑动距离为l时，如果小块体的速度为v，则sm的速度例4如图4所示，

5、一个固定的楔形木块的倾斜角=30，另一侧垂直于地面，顶部有一个滑轮。一根柔软的细线穿过天车，其两端分别与a、b块连接。a的质量是4m，b的质量是m。在开始时，b将保持在地面上，然后松开，这样a将沿着斜面下滑，而b将上升。物体a和斜面之间没有摩擦。分析：s距离下滑块下滑速度为v，(4m)v2=4m gssin 30-mgs由机械能守恒得到，当细线突然断裂时，滑块b垂直上升的速度为v，然后b做垂直向上投掷运动，连续上升的距离为h，mv2=mgh由机械能守恒得到，滑块b上升的最大高度为h=hs，由确定点评：应用机械能守恒定律解决由多个物体组成的系统问题是近年来物理高考的一个热点。当将机械能守恒定律应

6、用于系统时，我们必须注意这样一个事实，即只有重力(或弹性力)起作用，而内力起作用，但代数和必须为零。解决问题的关键是正确分析问题所涉及的物理过程。第四，考察研究对象的选择例5如图5所示，半径为r的天车不计算质量，也不计算轮轴的摩擦力。滑轮上挂有l形链条(l10r)，两侧挂有等长。由于轻微的干涉，滑轮旋转，链条和滑轮之间没有相对滑动。当滑轮旋转90度时，它的角速度是多少？分析：滑轮旋转带动链条，滑轮边缘的线速度等于链条运动的瞬时速度。对于链条来说，只有重力起作用，这符合机械能守恒定律。在这个过程中，链条随滑轮转动的长度为：如图5所示，整个链条的动能可视为从原来的部分移动到该位置的变化及其重力势能

7、的减少，而其他部分可视为对整个链条动能的变化无贡献。如果单位长度链条的质量是m，根据机械能守恒定律，我们可以得到此时链条的速度和滑轮的角速度。上述解决方案不仅巧妙地利用了等效的研究对象，而且还利用了机械能守恒定律的另一种表达方式，避免了参考平面的选择，简化了解题过程。点评：解决这一问题的关键是选择研究对象，注重对运动过程的分析，同时也要求对运动的合成和分解有一定的掌握。第五，考察功能关系例6如图6所示，一个光滑的圆柱体被固定在一个水平的平台上，由一根轻绳穿过，并与两个具有各自质量的小球相连。开始时，正方形被放在平台上，两边的绳子被拉直，两个球在静止时开始移动，它们在其中上升和下降。当它们上升到

8、圆柱体的最高点时，绳子突然断裂，人们发现它可以做平抛。应该是多少次？分析：在系统运动的过程中，只有系统的重力做功，机械能守恒。让球的速度上升到圆柱体的最高点，绳子的长度在这个过程中保持不变，两个球在任何时候都有相同的速度。从意义分析可知，球上升的高度是，移动的距离等于球下落的高度，然后：球做平抛运动，只在顶点受重力作用，因为这个过程是圆周运动的一部分，所以在顶点求解，用上面的公式代替。六.与弹簧接触实例7如图7所示，已知在弹性变形期间轻弹簧的弹性势能ep=kx2，其中k是弹簧的刚度系数，x是其变形。质量为m1的现有物体与刚度系数为k的轻质弹簧连接，静态放置在光滑的水平桌面上，弹簧的另一端固定，压下块m1，使弹簧处于自然长度。连接thi(2)系统的机械能守恒。当弹簧的原始强度为弹性势能的零点，m2的位置正好悬挂为重力势能的零点时，系统的初始机械能为零，因此存在：(m1 m2)v2 kx2-m2gx=0，公式代入公式得到v=，因此m2的最大速度为。结论：上述例子只是重力场中以绳索为介质的连接体问题，在其他力场中也有出现。在电磁场中，两个以上的细棒动态切割磁感应线，在闭合回路中产生感应电流，然后通过安