第四章 专题四 动力学中的连接体问题和临界问题-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册创新导学案word（人教版2019）

物理必修·第一册[U] 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 专题四 动力学中的连接体问题和临界问题 课堂探究评价 探究 连接体的动力学问题 核 心综 述 1.什么是连接体的动力学问题 连接体的动力学问题，是指几个物体或上下叠放在一起，或前后挤靠在一起， 或通过轻绳、轻弹簧、轻杆等连在一起组成物体系统，做加速度不为零的运动， 求解各物体所受的力、运动参量等的问题。 2.常见的连接体模型 000000口3 B 3.连接体动力学问题的分类 (1)系统内各物体的加速度相同： (2)系统内各物体的加速度不同（包括加速度大小相等但方向不同）。 4.连接体动力学问题的解题方法 方法 整体法 隔离法 把加速度相同的多个物体看作一个 把其中的一个物体或几个物体隔离 方法 整体，根据牛顿运动定律列方程求 出来，根据牛顿运动定律列方程求 简述 解 解 可以求解系统内各物体的详细受 优点 不必考虑系统内的相互作用力 力、运动情况 选用 系统内各物体的加速度大小、方向 系统内各物体的加速度相同或不同 1 ·独家授权侵权必究 物理必修·第一册[U] 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 原则 必须均相同：只能求系统整体的加 均适用：求系统内某个物体所受的 速度、所受外力等 作用力、加速度等 注意 若加速度大小相等但方向不同，不 通常选受力个数较少的物体为研究 事项 能用整体法根据牛顿第二定律列式 对象 深化思考：若连接体问题中的绳子、弹簧、杆相对于所连接的物体不是足够 轻”，应如何建立物理模型解题？为此，我们分析以下问题。如图所示，通过辘 轳用绳子悬挂着质量为M的空水桶沿竖直方向以加速度α匀加速往井下放，绳子 单位长度的质量为mo,当绳子长度为1时（桶还未入水），绳子竖直部分各处的张 力大小相等吗？ 提示：设绳子竖直部分距水桶与绳的结点为x处的张力大小为F,依题意，x 处以下的绳子的质量为m=mox 将水桶及x处以下的绳子隔离分析，根据牛顿第二定律有Mg十mg一F=M +m)a 联立可解得F=(M+mox)(g一ax≤D 根据F的表达式可知：绳子的质量不可忽略时，绳子竖直部分各处的张力大 小不相等。 实践提升 例，°（多选）如图所示的装置叫阿特伍德机。绳子两端的物体竖直运动的加 速度大小总是小于自由落体的加速度g,这使得实验者可以有较长的时间从容地 观测、研究。已知物体A、B的质量均为M,物体C的质量为m。轻绳与轻滑轮 间的摩擦不计，轻绳不可伸长且足够长。物体A、B、C由图示位置静止释放后() ·独家授权侵权必究 物理必修·第一册[U] 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 A.绳子上的拉力大小T=M什m)g B.物体A的加速度a=m2M十mg CMm的取值小一些，便于观测和研究 DMm的取值大一些，便于观测和研究 [规范解答]对物体A,由牛顿第二定律得T一Mg=Ma,对B、C整体，由 牛顿第二定律得M十m)g一T=(M什m)a,联立解得T=Mg十Mmg2M+m,Q=m2M +mg,故A错误，B正确；由a=m2M十mg=12mg知，Mm的取值大一些， 则a小一些，便于观测和研究，故C错误，D正确。 [答案]BD 例2，°某列车由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨 道匀加速行驶时，第4节对第5节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、 空气阻力均相等，则倒数第4节对倒数第5节车厢的作用力为() A.F B.F9 C.F19 D.F20 [规范解答]根据题意可知第4节车厢对第5节车厢的牵引力为F,每节车 厢质量相等，设为m,每节车厢所受阻力相同，设为F。以第5~40节车厢为研 究对象，根据牛顿第二定律有F一36F=36ma,设倒数第5节车厢对倒数第4节 车厢的牵引力为F,以最后四节车厢为研究对象，则根据牛顿第二定律有P一4F =4ma,联立解得P=F9,根据牛顿第三定律可得倒数第4节车厢对倒数第5节 车厢的作用力大小也为F9,故B正确。 [答案]B 3 独家授权侵权必究 物理必修·第一册[U] 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅，正版资源 b.zxxk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 模型点拨 “串联式连接体中力的“分配协议” 如下列各图所示，对于一起做加速运动的物体系统，m1和m2间的弹力或中 间绳的拉力F2的大小遵守以下力的分配协议”： F.mm: mm一F n m m (1)若外力F作用于m1上，则F12=m2Fm1十m2。 (2)若外力F作用于m2上，则F12=m1Fm1十m2。 注意：①此分配协议”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