内容正文:
连接体问题
课前检测
1 .如下图,轻弹簧上端与一质量为的木块1相连,下端与另一质量为的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1的加速度大小为 ,木块2的加速度大小为 。(重力加速度大小为)
2 .如图所示,在竖直平面内有一矩形,其长边与一圆的底部相切于点,现在有三条光滑轨道、、,它们的上端位于圆周上,下端在矩形的底边,三轨道都经过切点,现在让一物块先后从三轨道顶端由静止下滑至底端(轨道先后放置),则物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
考情分析
知识点
试卷
题号
分值
难易
连接体模型
2023年湖南卷
10
5
中
2023年北京卷
13
3
易
2021年全国乙卷
8
6
较难
抛转引玉
如图,小猫静止在木板上,在某一个时刻拴着木板的绳子突然断开,如果 小猫沿着斜面向上跑起来,有没有可能小猫相对斜面的位置是不变化的?这时小猫和木板的加速度有关联吗?
目标解读
课程目标
1.学习掌握牛顿第二定律的整体隔离法
2.区分不同连接体的特征,并选用合适的方法解题
课程重难点
1.结合对连接体问题的分析,熟练掌握整体法和隔离法的应用(重点)
2. 知道连接体 的类型以及运动特点,会用整体法、隔离法解决连接体问题(难点)
一、 加速度相同的连接体
1.连接体定义
两个或两个以上相互关联( 、 ,或由 、 、 )的物体构成的系统称为连接体.连接体一般具有 的速度或加速度.
2. 连接体分类及特征
(1) 叠放连接体: 两物体通过弹力、摩擦力作用,具有 的速度和加速度
(2) 轻弹簧连接体:弹簧发生形变,两端的物体速度 相等,但在形变量达到 时,速率相等
(3) 轻绳连接体:轻绳在伸直的状态下,两端连接的物体沿着绳子方向的速度是 的
(4)轻杆连接体:分清平动和转动,特征不一样 【思考与讨论】连接系统内物体的加速度和速度一定相同吗?
3.加速度相同的连接体求解思路求内力——先 后 ,即先对整体受力分析求出 ,再对个体受力分析求出 ; 求外力——先 后 ,即先对 受力分析求出加速度,再对 受力分析求出外力。
经典例题
3 .(多选)如图所示,质量分别为、的、两物块用轻绳连接放在倾角为的光滑斜面上,用始终平行于斜面向上的恒力拉,使它们沿斜面匀加速上升,以下哪几种变化会使轻绳上的张力增大( )
A.增大物块的质量
B.增大物块的质量
C.增大倾角
D.增大拉力
4 .在光滑水平面上,有两个相互接触的物体,如图,已知 M> m,第一次用水平力 F由左向右推 M,物体间的相互作用力为 F1;第二次用同样大小的水平力 F由右向左推 m,物体间的相互作用力为 F2,则( )
A.
B.
C.
D.无法确定
题型总结
(1)加速度相同的连接体,往往 灵活使用,先分析加速度再分析力 (2)可以选用 方法,选用 内力公式 ,但需要重点关注使用条件
巩固练习
5 .(多选) 两物体、置于粗糙水平面上,中间用细线相连,现用一力作用在物体上,已知,,,,,,求物体的共同加速度及中间细线上的张力多大( )
A.
B.
C.
D.
6 . 如图所示 , a 、 b 两物体的质量分别为 m1和 m2, 由轻质弹簧相连 . 当用恒力 F 竖直向上拉着 a , 使 a 、 b 一起向上做匀加速直线运动时 , 弹簧伸长量为 x1, 加速度大小为 a1; 当用大小仍为 F 的恒力沿水平方向拉着 a , 使 a 、 b 一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时 , 弹簧伸长量为 x2, 加速度大小为 a2, 则 ( )
A. a1=a2, x1=x2
B. a1 <a<> </a<>2, x1=x2
C. a1=a2, x1>x2
D. a1 <a<> </a<>2, x1>x2
7 .如图所示,光滑水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为 m、2 m和3 m,用大小为 F的水平外力推动物块P,设P和Q之间相互作用力与Q和R之间相互作用力大小之比为 k。下列判断正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8 .(多选)如图所示,正在水平路面上行驶的汽车车厢底部有一质量为的木块,在车厢的顶部用细线悬挂一质量为的小球,某段时间内,乘客发现细线与竖直方向成角,而木块则始终相对于车厢静止.这段时间内( )
A. 汽车可能正在向左匀加速行驶
B. 汽车可能正在向右匀加速行驶
C. 木块对车厢底部的摩擦力方向水平向右
D.木块对车厢底部的摩擦力大小为
9 .(多选)如图所示,小车上有一固定的水平横杆,横杆左边有一轻杆与竖直方向成 \theta 角并与横杆固定,下端连接一质量为的小球,横杆右边用一根细线吊一质量为的小球(),当小车向右做加速运动时,细线保持与竖直方向成 \alpha 角,若,则下列说法正确的是( )
A.轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上
B.轻杆对小球的弹力方向与细线平行
C.轻杆对小球的弹力与细线对小球的弹力大小相等
D.此时小车的加速度为
学生总结
二、 加速度不同
若连接体中各个物体的加速度不相同,只能运用 进行单独分析,以各个物体为研究对象,对每个研究对象进行 分析,分别用牛顿第二定律建立方程,再利用各个物体之间的 进行联系
经典例题
10 .质量为的斜面体静止在水平地面上,质量为的木块匀速下滑,关于地面对斜面体的支持力和摩擦力的说法正确的是( )
A.,
B.,水平向左
C.,水平向左
D.,水平向右
11 .如图所示,物体置于光滑的水平面上,用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力的重物,物体向右运动的加速度为;若细线下端不挂重物,而用的力竖直向下拉细线下端,这时物体的加速度为,则( )
A.
B.
C.
D.条件不足,无法判断
题型总结
(1)求系统中单个物体所受内力作用(2)求系统受到的外力(3)力不能传递,直接施加一个力与悬挂一个重力大小与之相等的重物效果
巩固练习
12 .如图所示,质量为的木楔静置于粗糙水平面上,在斜面顶端一质量为的物体,以一定的初速度由点沿平行于斜面的方向滑下,物体沿斜面向下做减速运动,木楔始终保持静止.在减速运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.地面对木楔的支持力大于
B.地面对木楔的支持力小于
C.地面对木楔的支持力等于
D.地面对木楔的摩擦力为
13 .下表面粗糙,其余面均光滑的斜面置于粗糙水平地面上,倾角与斜面相等的物体 放在斜面上,方形小物体 放在 上,在水平向左大小为 的恒力作用下,、 及斜面均处于静止状态,如图所示.现将小物体 从 上表面上取走,则( )
A.斜面一定静止
B.斜面一定向左运动
C.斜面可能向左运动
D. 仍保持静止
14 .如图所示,、两物块的质量分别为和,把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑.已知斜面的倾角为,斜面始终保持静止.则在此过程中,物块对物块的作用力为( )
A.
B.
C.
D.
15 .如图所示,质量分别为和的人和车置于光滑水平面上,人用水平力拉绳,图中两段绳子都处于水平方向,不计滑轮、绳子的质量及摩擦,人与车保持相对静止,则车的加速度为( )
A.
B.
C.
D.
16 .质量分别为和的物块通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子平行于倾角为 的斜面,恰好能静止在斜面上,不考虑与斜面之间的摩擦,若互换两物块位置按图乙放置,释放斜面仍保持静止,则此时下列说法不正确的是
A.轻绳的拉力等于
B.轻绳的拉力等于
C.运动的加速度大小为
D.运动的加速度大小为
学生总结
三、 暑秋联系
知识点
暑
秋
连接体模型
掌握加速度相同的连接体求解加速度或者力时的方法
熟练掌握与弹簧多过程、临界的结合考查
理解加速度不同的连接体的求解思路
理解系统牛顿第二定律的应用
四、 课程总结
五、 出门测
17 .如图所示,A、B两物块的质量分别为 m和2 m,静止叠放在光滑水平地面上。现对B施加一水平拉力 F,A、B两物体一起向右做匀加速直线运动。则A对B的摩擦力的大小为( )
A.
B.
C.
D. F
18 .(多选)如图所示,在光滑的水平桌面上放一质量为 mA=5kg的物块A,A的上方放一质量 m B=3kg的滑块B,用一轻绳一端拴在物块A上,另一端跨过光滑的定滑轮拴接一质量 m C=4kg的物块C,其中连接 A的轻绳与水平桌面平行。现由静止释放物块C,在以后的过程中,A与B之间没有相对滑动且A、B始终没有离开水平桌面(重力加速度 g取10m/s2)。则下列说法正确的是( )
A.A的加速度大小为
B.A的加速度大小为5m/s 2
C.A对B的摩擦力大小为15N
D.A对B的摩擦力大小为10N
19 .(多选)物块B放在光滑的水平桌面上,其上放置物块A,物块A、C通过细绳相连,细绳跨过定滑轮,如图所示,物块A、B、C质量均为 m,现释放物块C,A和B一起以相同加速度加速运动,不计细绳与滑轮之间的摩擦力,重力加速度大小为 g,则细线中的拉力大小及A、B间的摩擦力大小分别为( )
A. FT= mg
B. FT= mg
C. Ff= mg
D. Ff= mg
20 .(多选)如图所示,足够长的木板置于光滑水平面上,倾角的斜劈放在木板上,一平行于斜面的细绳一端系在斜劈顶端,另一端拴接一可视为质点的小球,已知木板、斜劈、小球质量均为,斜劈与木板之间的动摩擦因数为,重力加速度,现对木板施加一水平向右的拉力,下列说法正确的是( )
A.若,当时,木板相对斜劈向右运动
B.若,不论多大,小球均能和斜劈保持相对静止
C.若,当时,小球对斜劈的压力为0
D.若,当时,斜劈的加速度大小为
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$$
连接体问题
课前检测
【教法备注】
建议用时5min
1 .如下图,轻弹簧上端与一质量为的木块1相连,下端与另一质量为的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1的加速度大小为 ,木块2的加速度大小为 。(重力加速度大小为)
【教法备注】
易
【答案】 01.5 g
【解析】 【详解】[1]抽出木板瞬间,弹簧弹力没有发生突变,即木块1的受力没有发生变化,合力仍为零,由牛顿第二定律可知其加速度为0。[2]同理,对木块2受力分析,由牛顿第二定律可得
又
联立,解得
2 .如图所示,在竖直平面内有一矩形,其长边与一圆的底部相切于点,现在有三条光滑轨道、、,它们的上端位于圆周上,下端在矩形的底边,三轨道都经过切点,现在让一物块先后从三轨道顶端由静止下滑至底端(轨道先后放置),则物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为( )
A.
B.
C.
D.无法确定
【教法备注】
中
【答案】 B
【解析】 设上面圆的半径为,矩形宽为,
则轨道的长度(其中为轨道与竖直虚线之间的夹角),
下滑的加速度,
根据位移时间公式得,,则,
因为、、夹角由小至大,所以有,故B正确,A、C、D错误.
故选B.
考情分析
知识点
试卷
题号
分值
难易
连接体模型
2023年湖南卷
10
5
中
2023年北京卷
13
3
易
2021年全国乙卷
8
6
较难
抛转引玉
如图,小猫静止在木板上,在某一个时刻拴着木板的绳子突然断开,如果 小猫沿着斜面向上跑起来,有没有可能小猫相对斜面的位置是不变化的?这时小猫和木板的加速度有关联吗?
【教法备注】
有可能 没有关联,只靠摩擦力联系小猫和木板
目标解读
课程目标
1.学习掌握牛顿第二定律的整体隔离法 2.区分不同连接体的特征,并选用合适的方法解题
课程重难点
1.结合对连接体问题的分析,熟练掌握整体法和隔离法的应用(重点) 2. 知道连接体 的类型以及运动特点,会用整体法、隔离法解决连接体问题(难点)
一、加速度相同的连接体
1.连接体定义 两个或两个以上相互关联(叠放 、 并排 ,或由 轻绳 、 细杆 、 弹簧连接 )的物体构成的系统称为连接体.连接体一般具有 相同(或大小相等)的速度或加速度. 2.连接体分类及特征 (1)叠放连接体: 两物体通过弹力、摩擦力作用,具有 相同 的速度和加速度 (2)轻弹簧连接体:弹簧发生形变,两端的物体速度 不一定 相等,但在形变量达到 最大 时,速率相等(3)轻绳连接体:轻绳在伸直的状态下,两端连接的物体沿着绳子方向的速度是 相等 的(4)轻杆连接体:分清平动和转动,特征不一样 【思考与讨论】连接系统内物体的加速度和速度一定相同吗?
【教法备注】
轻杆连接体的特征:平动线速度相同,转动角速度相同,在此处不提,只让学生认识杆连接模型即可 可以相同,也可以不同,可以在上述四种情况里面带着学生对应找出相同加速度和不同加速度
3.加速度相同的连接体求解思路 求内力——先整体 后 隔离 ,即先对整体受力分析求出 加速度 ,再对个体受力分析求出 内力 ; 求外力——先 隔离 后 整体 ,即先对 个体 受力分析求出加速度,再对 整体 受力分析求出外力。
经典例题
3 .(多选)如图所示,质量分别为、的、两物块用轻绳连接放在倾角为的光滑斜面上,用始终平行于斜面向上的恒力拉,使它们沿斜面匀加速上升,以下哪几种变化会使轻绳上的张力增大( )
A.增大物块的质量
B.增大物块的质量
C.增大倾角
D.增大拉力
【教法备注】
易 轻绳连接体模型
【答案】 BD
【解析】 根据牛顿第二定律得:
对整体:,
得:,
对:,
得到,轻线上的张力为:,
则要增加细线的张力,可增大的质量、减小物的质量,或增大拉力、与无关,故BD正确,AC错误.
故选BD.
4 .在光滑水平面上,有两个相互接触的物体,如图,已知 M> m,第一次用水平力 F由左向右推 M,物体间的相互作用力为 F1;第二次用同样大小的水平力 F由右向左推 m,物体间的相互作用力为 F2,则( )
A.
B.
C.
D.无法确定
【教法备注】
中 接触连接体模型
【答案】 C
【解析】 把两个物体看成一个整体,根据牛顿第二定律得
两次系统的加速度大小相等。第一次用水平力F由左向右推 M,对 m运用牛顿第二定理得
第二次用同样大小的水平力 F由右向左推 m,对 M运用牛顿第二定理得
因为 M> m,所以 F1< F2。故答案为C。
题型总结
(1)加速度相同的连接体,往往 整体隔离 灵活使用,先分析加速度再分析力 (2)可以选用 质量分配 方法,选用 内力公式 ,但需要重点关注使用条件
巩固练习
5 .(多选) 两物体、置于粗糙水平面上,中间用细线相连,现用一力作用在物体上,已知,,,,,,求物体的共同加速度及中间细线上的张力多大( )
A.
B.
C.
D.
【教法备注】
易
【答案】 BD
【解析】 对A、B整体受力分析,由牛顿第二定律得
加速度
代入数据
故B正确;单独对B受力分析,根据
得中间细线上的张力
故D正确;故选BD.
6 . 如图所示 , a 、 b 两物体的质量分别为 m1和 m2, 由轻质弹簧相连 . 当用恒力 F 竖直向上拉着 a , 使 a 、 b 一起向上做匀加速直线运动时 , 弹簧伸长量为 x1, 加速度大小为 a1; 当用大小仍为 F 的恒力沿水平方向拉着 a , 使 a 、 b 一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时 , 弹簧伸长量为 x2, 加速度大小为 a2, 则 ( )
A. a1=a2, x1=x2
B. a1 <a<> </a<>2, x1=x2
C. a1=a2, x1>x2
D. a1 <a<> </a<>2, x1>x2
【教法备注】
易
【答案】 B
【解析】 【分析】先对AB整体进行分析,可以得出整体运动的加速度;再对隔离出受力最少的一个进行受力分析,由牛顿第二定律可得出弹簧弹力,则可得出弹簧的形变量.【详解】对整体分析有: ,可知a 1<a 2;隔离对b分析有:F 1-m 2g=m 2a 1,解得:,,可知F 1=F 2,根据胡克定律知,x 1=x 2.故应选:B.【点睛】本题考查了牛顿第二定律和胡克定律的基本运用,掌握整体法和隔离法的灵活运用.
7 .如图所示,光滑水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R,质量分别为 m、2 m和3 m,用大小为 F的水平外力推动物块P,设P和Q之间相互作用力与Q和R之间相互作用力大小之比为 k。下列判断正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【教法备注】
易
【答案】 B
【解析】 三个物块一起向右匀加速运动,加速度相同,对三个物体组成的整体研究,由牛顿第二定律得
解得
以物块R为研究对象,由牛顿第二定律得
解得
以物块Q和R为研究对象,由牛顿第二定律得
解得
则P和Q之间相互作用力与Q和R之间相互作用力大小之比为
故答案为B。
8 .(多选)如图所示,正在水平路面上行驶的汽车车厢底部有一质量为的木块,在车厢的顶部用细线悬挂一质量为的小球,某段时间内,乘客发现细线与竖直方向成角,而木块则始终相对于车厢静止.这段时间内( )
A. 汽车可能正在向左匀加速行驶
B. 汽车可能正在向右匀加速行驶
C. 木块对车厢底部的摩擦力方向水平向右
D.木块对车厢底部的摩擦力大小为
【教法备注】
中
【答案】 ACD
【解析】 对分析,;由牛顿第二定律,车可能向左加速或向右减速,A为正确选项B为错误选项;对受力分析,受重力、支持力和向左的摩擦力,合力等于摩擦力,根据牛顿第二定律,D为正确选项;根据牛顿第三定律,车受到摩擦力向右,C为正确选项;故答案为ACD.
9 .(多选)如图所示,小车上有一固定的水平横杆,横杆左边有一轻杆与竖直方向成 \theta 角并与横杆固定,下端连接一质量为的小球,横杆右边用一根细线吊一质量为的小球(),当小车向右做加速运动时,细线保持与竖直方向成 \alpha 角,若,则下列说法正确的是( )
A.轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上
B.轻杆对小球的弹力方向与细线平行
C.轻杆对小球的弹力与细线对小球的弹力大小相等
D.此时小车的加速度为
【教法备注】
中
【答案】 BD
【解析】 因为两个小球的加速度相同,均等于小车的加速度,对右边小球受力分析如图所示则加速度为
对于左边的小球,重力为,合力为
根据平行四边形定则知,该小球所受的弹力方向与细线的拉力方向一致,可知轻杆对该小球的弹力方向与细线方向平行,大小为
故BD为正确选项,AC为错误选项。故答案为BD。
学生总结
二、加速度不同
若连接体中各个物体的加速度不相同,只能运用<strong>隔离法</strong>进行单独分析,以各个物体为研究对象,对每个研究对象进行<strong>受力和运动学</strong>分析,分别用牛顿第二定律建立方程,再利用各个物体之间的<strong>相互作用力</strong>进行联系
经典例题
10 .质量为的斜面体静止在水平地面上,质量为的木块匀速下滑,关于地面对斜面体的支持力和摩擦力的说法正确的是( )
A.,
B.,水平向左
C.,水平向左
D.,水平向右
【教法备注】
易 加速度不同的连接体 隔离法
【答案】 A
【解析】 以木块和斜面体的整体为研究对象,分析受力如图所示.
根据平衡条件可知,在竖直方向上地面对斜面体的支持力,在水平方向上摩擦力,故A正确;
故选A.
11 .如图所示,物体置于光滑的水平面上,用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力的重物,物体向右运动的加速度为;若细线下端不挂重物,而用的力竖直向下拉细线下端,这时物体的加速度为,则( )
A.
B.
C.
D.条件不足,无法判断
【教法备注】
中 轻绳连接体模型 重物与连接体模型区别 注意:对于基础较好的学生,可以尝试沿着绳子方向建坐标系,转化为加速度大小相同的模型,巧妙利用整体法解题
【答案】 A
【解析】 挂重物时,选连接体为研究对象,由牛顿第二定律得,共同运动的加速度大小为:
;
当改为拉力后,由牛顿第二定律得;
的加速度为:,
故,
故选A.
题型总结
(1)求系统中单个物体所受内力作用(2)求系统受到的外力(3)力不能传递,直接施加一个力与悬挂一个重力大小与之相等的重物效果 不同
巩固练习
12 .如图所示,质量为的木楔静置于粗糙水平面上,在斜面顶端一质量为的物体,以一定的初速度由点沿平行于斜面的方向滑下,物体沿斜面向下做减速运动,木楔始终保持静止.在减速运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.地面对木楔的支持力大于
B.地面对木楔的支持力小于
C.地面对木楔的支持力等于
D.地面对木楔的摩擦力为
【教法备注】
易
【答案】 A
【解析】 ABC.质量为的物体,沿斜面向下做减速运动,加速度方向沿斜面向上,则有物体在水平方向分加速度向右,竖直方向分加速度竖直向上,如图1所示,对和组成的系统受力分析,如图2所示,在竖直方向有
由此可知地面对木楔的支持力大于,故A正确,故BC错误;
D.对系统,在水平方向上有
可知地面对木楔的摩擦力不是,故D错误.
故选A.
13 .下表面粗糙,其余面均光滑的斜面置于粗糙水平地面上,倾角与斜面相等的物体 放在斜面上,方形小物体 放在 上,在水平向左大小为 的恒力作用下,、 及斜面均处于静止状态,如图所示.现将小物体 从 上表面上取走,则( )
A.斜面一定静止
B.斜面一定向左运动
C.斜面可能向左运动
D. 仍保持静止
【教法备注】
中
【答案】 A
【解析】 令 、 的质量分别为 和 ,以 整体为研究对象受力分析,如图所示,根据平衡条件有:
取走质量为 的 后,没斜面方向 ,故 将向上滑动, 在 上时,斜面对 的支持力 ,当取走质量为 的 后,斜面对 的支持力 ,根据牛顿第三定律知, 对斜面的压力减小,小物体 未从 上表面上取走时, 对斜面压力的水平分力不大于地面对斜面的最大静摩擦力,取走 后, 对斜面的压力减小,仍满足 对斜面压力的水平分力不大于地面对斜面的最大静摩擦力,故斜面仍保持与地面静止,故 正确, 错误;
故选: .
14 .如图所示,、两物块的质量分别为和,把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑.已知斜面的倾角为,斜面始终保持静止.则在此过程中,物块对物块的作用力为( )
A.
B.
C.
D.
【教法备注】
中
【答案】 A
【解析】 选、两物块为研究对象进行受力分析,建立坐标系,将重力进行分解,如图所示.
根据牛顿第二定律得:,则.选物块为研究对象,假设物块对物块的作用力为.对物块进行受力分析,分解重力,如图所示.根据牛顿第二定律得:,将代入该式,解得:,假设错误,物块、间的相互作用力为0,故A正确,B、C、D错误.
故选A.
15 .如图所示,质量分别为和的人和车置于光滑水平面上,人用水平力拉绳,图中两段绳子都处于水平方向,不计滑轮、绳子的质量及摩擦,人与车保持相对静止,则车的加速度为( )
A.
B.
C.
D.
【教法备注】
易
【答案】 D
【解析】 人与车相对静止,它们的运动状态相同,以人与车组成的系统为研究对象,
由牛顿第二定律得:
解得:;
故选D.
16 .质量分别为和的物块通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子平行于倾角为 的斜面,恰好能静止在斜面上,不考虑与斜面之间的摩擦,若互换两物块位置按图乙放置,释放斜面仍保持静止,则此时下列说法不正确的是
A.轻绳的拉力等于
B.轻绳的拉力等于
C.运动的加速度大小为
D.运动的加速度大小为
【教法备注】
易 注意:对于基础较好的学生,可以尝试沿着绳子方向建坐标系,转化为加速度大小相同的模型,巧妙利用整体法解题
【答案】 B
【解析】 第一次放置时M静止,则:
,
第二次放置时候,由牛顿第二定律:
,
联立解得:
.
对由牛顿第二定律:
,
解得:
,
学生总结
三、暑秋联系
知识点
暑
秋
连接体模型
掌握加速度相同的连接体求解加速度或者力时的方法
熟练掌握与弹簧多过程、临界的结合考查
理解加速度不同的连接体的求解思路
理解系统牛顿第二定律的应用
四、课程总结
五、出门测
17 .如图所示,A、B两物块的质量分别为 m和2 m,静止叠放在光滑水平地面上。现对B施加一水平拉力 F,A、B两物体一起向右做匀加速直线运动。则A对B的摩擦力的大小为( )
A.
B.
C.
D. F
【教法备注】
易
【答案】 A
【解析】 【详解】由牛顿第二定律,对A、B系统有
对A
解得
由牛顿第三定律得
A正确,BCD错误。故选A。
18 .(多选)如图所示,在光滑的水平桌面上放一质量为 mA=5kg的物块A,A的上方放一质量 m B=3kg的滑块B,用一轻绳一端拴在物块A上,另一端跨过光滑的定滑轮拴接一质量 m C=4kg的物块C,其中连接 A的轻绳与水平桌面平行。现由静止释放物块C,在以后的过程中,A与B之间没有相对滑动且A、B始终没有离开水平桌面(重力加速度 g取10m/s2)。则下列说法正确的是( )
A.A的加速度大小为
B.A的加速度大小为5m/s 2
C.A对B的摩擦力大小为15N
D.A对B的摩擦力大小为10N
【教法备注】
中
【答案】 AD
【解析】 AB.对C物体,由牛顿第二定律可知
对AB整体,由牛顿第二定律可知
联立代入数据解得
故A为正确选项,B为错误选项;CD.对B物体进行受力分析,A对B的摩擦力为
故C为错误选项,D为正确选项。故答案为AD。
19 .(多选)物块B放在光滑的水平桌面上,其上放置物块A,物块A、C通过细绳相连,细绳跨过定滑轮,如图所示,物块A、B、C质量均为 m,现释放物块C,A和B一起以相同加速度加速运动,不计细绳与滑轮之间的摩擦力,重力加速度大小为 g,则细线中的拉力大小及A、B间的摩擦力大小分别为( )
A. FT= mg
B. FT= mg
C. Ff= mg
D. Ff= mg
【教法备注】
中
【答案】 BD
【解析】 以C为研究对象,由牛顿第二定律得
mg- FT= ma
以A、B为研究对象,由牛顿第二定律得
FT=2 ma
联立得
FT= mg, a= g
以B为研究对象,由牛顿第二定律得
Ff= ma
得
Ff= mg
故答案为BD。
20 .(多选)如图所示,足够长的木板置于光滑水平面上,倾角的斜劈放在木板上,一平行于斜面的细绳一端系在斜劈顶端,另一端拴接一可视为质点的小球,已知木板、斜劈、小球质量均为,斜劈与木板之间的动摩擦因数为,重力加速度,现对木板施加一水平向右的拉力,下列说法正确的是( )
A.若,当时,木板相对斜劈向右运动
B.若,不论多大,小球均能和斜劈保持相对静止
C.若,当时,小球对斜劈的压力为0
D.若,当时,斜劈的加速度大小为
【教法备注】
中
【答案】 BD
【解析】 A.若 μ=0.2,当 F=4N时,假设板、斜劈、球三者相对静止,则对板、斜劈、球构成的系统,有
可得
对斜劈和球构成的系统,若斜劈与板之间的摩擦力达到最大静摩擦力,有
得
故假设成立,可知此时木板相对于斜劈静止,故A为错误选项;B.若 μ=0.5,假设斜劈与球保持相对静止,则对斜劈与球构成的系统,最大加速度为
当球刚好要离开斜劈时,受到重力和绳子拉力作用,有
得
可知此情况下不论 F多大,小球均能和斜劈保持相对静止,故B为正确选项;D.若 μ=0.8,假设板、球和斜劈相对静止,则球和斜劈构成的系统能够获得的最大加速度为
此时对板、球和斜劈构成的系统,有
故当时,斜劈的加速度大小为,故D为正确选项;C.当球刚好要离开斜劈时,假设板、球和斜劈相对静止,有
此时拉力小于临界拉力,假设成立,故当 F=22.5N时,小球对斜劈的压力才开始为0,故C为错误选项。故答案为BD。
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