第四章 习题课7 连接体模型与板块问题-【南方凤凰台·5A新学案】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册人教版2019（课件）

习题课7　连接体模型与板块问题 第四章 运动和力的关系 必修第一册 　南方凤凰台　5A新学案 · 物理　RJ 1 核心 目标 1．能用整体法和隔离法分析连接体问题． 2．能分析滑块－木板类问题． 南方凤凰台·5A导学案·物理 关键能力 • 拓展应用 3 动力学中的连接体问题 1．连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体．如： (1) 用细线连接的物体系 1 模型 1 (2)相互挤压在一起的物体系 典题固法 关键能力•拓展应用 (3)用弹簧连接的物体系   (4)物物叠放连接体 典题固法 关键能力•拓展应用 2．处理连接体问题的方法 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 说明：处理连接体问题时，整体法与隔离法常交叉使用．一般思路是： (1) 求内力时，先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力． (2) 求外力时，先用隔离法求加速度，再用整体法求整体受到的外力． 典题固法 关键能力•拓展应用 3．连接体中的两类临界问题 (1) 两物体分离的临界条件：两物体由相接触到将分离的临界条件是弹力FN＝0且二者的加速度、速度均相同． (2) 相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值或为零． 典题固法 关键能力•拓展应用 　　　(2023·广州执信中学)我国航天员要在“天宫一号”航天器实验舱的桌面上测量物体的质量，采用的方法如下：质量为m1的标准物A的前后连接有质量均为m2的两个力传感器，待测质量的物体B连接在后传感器上，在某一外力作用下整体在桌面上运动，如图所示，稳定后标准物A前后两个传感器的读数分别为F1、F2，由此可知待测物体B的质量为 (　　) 1 B　 典题固法 关键能力•拓展应用 　　　如图所示，水平面上有6个完全相同的质量均为m＝1 kg的小滑块(均可视为质点)，滑块1和2间用轻质弹簧连接，其他均用细绳连接，滑块1、2、3、…依次沿直线水平向左排开．用水平向右的大小不变且大小未知的力F作用于滑块1上，使它们一起做匀加速直线运动，测得滑块1到6间距离为L＝2 m，某时刻滑块1经过水平面上的O点时速度大小为v0＝2 m/s，一段时间后滑块6经过O点时速度大小为v1＝4 m/s，已知每个滑块与水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，取g＝10 m/s2. 2 典题固法 关键能力•拓展应用 (1)求F的大小． (2)求滑块4与滑块5间细绳的拉力大小． 解析：设滑块4与滑块5间细绳的拉力大小T，对滑块5和6的整体，由牛顿第二定律可得T－2μmg＝2ma 解得T＝16 N 典题固法 关键能力•拓展应用 (3)若某时刻撤去F，则在撤去F瞬间滑块1与滑块2加速度大小之比是多大？ 解析：撤去F的瞬间，由于和滑块1、2间连接的是轻弹簧，故形变瞬时不变，则滑块2的受力情况不发生改变，则滑块2的加速度大小仍为a＝3 m/s2 根据牛顿第二定律有F′－5μmg＝5ma 解得弹簧的拉力大小为F′＝40 N 设滑块1加速度大小为a′，由牛顿第二定律有 F′＋μmg＝ma′ 解得a′＝45 m/s2 则撤去F瞬间a′∶a＝15∶1 典题固法 关键能力•拓展应用 滑块—木板问题的动力学分析 叠放在一起的滑块—木板，它们之间存在摩擦力，在其他外力作用下它们或者以相同的加速度运动，或者加速度不同，无论是哪种情况，受力分析和运动过程分析都是解题的关键． 1．摩擦力分析 (1)若滑块与木板“一快一慢”：较快的受到的对方给它的摩擦力为阻力，较慢的受到的对方给它的摩擦力为动力． (2)若滑块与木板“一动一静”：运动的受到的对方给它的摩擦力为阻力，静止的受到的对方给它的摩擦力为动力． (3)若滑块与木板“一左一右”：两者受到的对方给它的摩擦力都是阻力． 1 模型 2 典题固法 关键能力•拓展应用 2．运动特点分析 (1) “掉下去”：滑块与木板的位移差(或和)等于初始时滑块到木板边缘的距离． (2) “相对静止”：滑块与木板速度相等． (3) “恰好没掉下去”：既有速度相等的特点，又有木板与滑块的位移差(或和)等于初始时滑块到木板边缘的距离的特点． 典题固法 关键能力•拓展应用 3．求解“滑块—木板”类问题的方法 (1) 弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势)，根据相对运动(或相对运动趋势)情况，确定物体间的摩擦力方向． (2) 准确地对各物体进行受力分析，并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度，结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况． (3) 速度相等是这类问题的临界点，此时常意味着物体间的相对位移最大，物