模型01 挂件模型 -备战2024年高考物理答题技巧与模板构建

模型一、挂件模型 【模型概述】 该模型一般由轻绳(轻杆)和物块模型组合而成，可分为静态和动态两类。 常出现在选择、计算题中。 【模型特点】 静态模型的受力情况满足共点力的平衡条件F = 0 动态模型则满足牛顿第二定律F = ma 【模型解题】 解析两种不同模型的关键是抓住物体的受力分析，然后结合平衡条件或牛顿定律。同时也要根据具体的题目具体分析，采用正交分解法，图解法，三角形法则，极值法等不同方法。 A、轻绳、轻杆、轻弹簧弹力比较 1、轻绳拉力一定是沿绳子方向，指向绳子收缩的方向。轻绳拉力的大小可以突变。用轻绳连接的系统通过轻绳的碰撞、撞击时，系统的机械能有损失。 2、轻杆受力不一定沿轻杆方向。 3、轻弹簧可以被压缩或拉伸，其弹力的大小与弹簧的伸长量或缩短量有关。 ①轻弹簧各处受力相等，其方向与弹簧形变的方向相反； ②弹力的大小为F = kx (胡克定律)，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的伸长量或缩短量； ③弹簧的弹力不会发生突变。 B、滑轮模型与死结模型问题的分析 1、跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等. 2、死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等. 3、同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向. 【模型训练】 【例1】如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为M，杆顶系一长为l的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，求： （1）小球摆到最低点时小球速度大小； （2）小球摆到最低点时小车向右移动的距离； （3）小球摆到最低点时轻绳对小车的拉力。 变式1.1如图所示，在光滑水平面上一个质量M＝0.2kg的小车，小车上有一竖直杆，杆的上端有一长度为L＝0.6m的轻绳，细绳的另一端系着质量为m＝0.1kg的小球，初始时细绳水平且伸直。现在从静止释放小球，求 （1）从释放小球到小球的速度达到最大过程中小车的位移 （2）整个运动过程中小车的最大速度 变式1.2如图所示，一小车上有一个固定的水平横杆，左边有一轻杆与竖直方向成角并与横杆固定，下端连接一小铁球，横杆右边用一根细线连接一质量相等的小铁球。当小车做匀变速直线运动时，细线与竖直方向成角，若，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行 B．轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上 C．轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向 D．小车一定以加速度向右运动 【例2】如图所示，一光滑半圆形碗固定在水平面上，质量为m1的小球用轻绳跨过碗口并连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时碗内小球恰好与碗之间没有弹力，两绳与水平方向夹角分别为53°、37°，则m1：m2：m3的比值为（已知sin53°=0.8，cos53°=0.6）（ ） A．5：4：3 B．4：3：5 C．3：4：5 D．5：3：4 变式2.1如图所示，一光滑的半圆形碗固定在水平面上，质量为m1的小球用轻绳跨过光滑碗连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，两绳与水平方向夹角分别为60°、30°．则m1、m2、m3的比值为（　　） A．1：2：3 B． C．2：1：1 D． 变式2.2轻细绳两端分别系上质量为m1和m2的两小球A和B，A在P处时两球都静止，如图所示，O为球心，，碗对A的支持力为N，绳对A的拉力为T，则（　　） A． B． C． D． 【例3】如图所示，斜面倾角为=30°的光滑直角斜面体固定在水平地面上，斜面体顶端装有光滑定滑轮。质量均为1kg的物块A、B用跨过滑轮的轻绳相连。物块A和滑轮之间的轻绳与斜面平行，B自然下垂，不计滑轮的质量，重力加速度g取10m/s2，同时由静止释放物块A、B后的一小段时间内，物块A、B均未碰到滑轮和地面，则该过程中下列说法正确的是（　　） A．物块B运动方向向上 B．物块A的加速度大小为2.5m/s2 C．物块B的加速度大小为2m/s2 D．轻绳的拉力大小为10N 变式3.1如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体，∠ACB＝30°；如图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G被细绳EG拉住，EG与水平方向成30°角，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．图甲中BC对滑轮的作用力大小为 B．图乙中HG杆受到绳的作用力为m2g C．细绳AC段的拉力TAC与细绳EG段的拉力TEG之比为1∶1 D．细绳AC段的拉力TAC与细绳EG段的拉力TEG之比为m1∶2m2 变式3