内容正文:
题型专练一 连接体问题 板块模型 传送带模型
专题一 力与运动
内容索引
NEIRONGSUOYIN
高考题型1 连接体问题
高考题型2 板块模型
高考题型3 传送带模型
专题强化练
1.处理连接体问题的方法
高考题型1 连接体问题
整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力
隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力
整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求出物体之间的作用力,可以“先整体求加速度,后隔离求内力”
2.连接体问题还要充分挖掘题目中的临界条件,相接触与脱离的临界条件:接触处的弹力FN=0;相对滑动的临界条件:接触处的静摩擦力达到最大静摩擦力;绳子断裂的临界条件:绳子中的张力达到绳子所能承受的最大张力;绳子松弛的临界条件:张力为0.
例1 (2019·海南卷·5)如图1,两物块P、Q置于水平地面上,其质量分别为m、2m,两者之间用水平轻绳连接.两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,现对Q施加一水平向右的拉力F,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为
考题示例
图1
√
解析 根据牛顿第二定律,对P、Q的整体:F-μ·3mg=3ma;对物块P:FT-μmg=ma,解得FT= F,故选D.
命题预测
1
2
1.如图2所示,质量为m的光滑小球恰好放在质量也为m的圆弧槽内,它与槽左、右两端的接触点分别为A点和B点,圆弧槽的半径为R,OA与水平线AB成60°角.槽放在光滑的水平桌面上,通过细绳和光滑滑轮与重物C相连,桌面上的那段细绳始终处于水平状态.通过实验知道,当槽的加速度很大时,小球将从槽中滚出,滑轮与细绳的质量都不计,要使小球不从槽中滚出,则重物C的质量M应小于
图2
√
1
2
解析 当小球刚好要从槽中滚出时,小球受重力和圆弧槽A点对它的支持力,如图所示.
以整体为研究对象,由牛顿第二定律得Mg=(M+2m)a,
2.(多选)(2020·山东日照市五莲县检测)一长轻质薄硬纸片静置于光滑水平地面上,纸片上放有质量均为1 kg的A、B 两物块,A、B与薄硬纸片之间的动摩擦因数分别为μ1=0.2,μ2=0.3.现让水平恒力F作用在A物块上,如图3所示,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2,则
A.若F=2.1 N,则物块A相对薄硬纸片滑动
B.若F=3 N,则A物块所受摩擦力大小为1.5 N
C.若F=4 N,则B物块的加速度大小为2 m/s2
D.无论力F多大,B的加速度最大为3 m/s2
1
2
图3
√
√
解析 轻质薄硬纸片不计质量,所以A物块对纸片的作用力和B物块对纸片的作用力等大反向,A、B两物块质量相同,因为μ1<μ2,所以B物块不会相对纸片滑动,当A物块刚要滑动时,外力大小为F0,
对整体:F0=2ma
对A物块:F0-μ1mg=ma
解得a=2 m/s2,F0=4 N
因F0=4 N>2.1 N,所以A错误,C正确;
1
2
F=3 N<F0,对整体:F=3 N=2ma1
对A物块:F-F静=ma1
解得A物块所受静摩擦力大小F静=1.5 N
B正确;
B物块所受最大合外力Fmax=μ1mg=2 N
1
2
D错误.
1.板块模型的分析方法
高考题型2 板块模型
2.突破一个难点:滑块和长木板是否发生相对滑动的判断,往往先假设两者相对静止,由牛顿第二定律求出两者间的静摩擦力F静,和最大静摩擦力F静max比较,若F静≤F静max,则两者不会发生相对滑动;反之将发生相对滑动(从运动学角度看,滑块与长木板的速度或加速度不等,则会发生相对滑动).
3.注意两个关系
(1)根据两物体的位移关系可以画位移关系情景图,再辅以v-t图象帮助理解;
(2)滑块和长木板的速度关系:两物体速度相等时可能存在运动状态的变化,在解题时要注意这个临界状态.
例2 (2017·全国卷Ⅲ·25)如图4,两个滑块A和B的质量分别为mA=1 kg和mB=5 kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4 kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3 m/s.A、B相遇时,A与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10 m/s2.求:
(1)B与木板相对静止时,木板的速度;
考题示例
答案 1 m/s,方向与B的初速度方向相同
图4
解析 滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动.
设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为Ff1、Ff2和Ff3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1.
在滑块B与木板达到共同速度