微专题培优提升六 连接体问题 动力学图像问题 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦连接体问题与动力学图像问题，从连接体定义、模型及整体法隔离法入手，结合典型例题、题后反思与分层练习，构建“概念-方法-应用”递进式学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过连接体问题中整体与隔离法的灵活应用，动力学图像中F-t与v-t图像的综合分析，强化运动与相互作用观念。采用讲练结合与分层训练，助力学生提升解题能力，也为教师提供系统教学资源。

微专题培优提升六 连接体问题　动力学图像问题 1 探究点一　连接体问题 1.连接体及其特点 多个相互关联的物体连接(叠放，并排或由绳子、细杆联系)在一起的物体组称为连接体．连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度). 2 2．常见连接体模型 3 3．解决连接体问题的常用方法   整体法 隔离法 概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法． 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法． 选用 原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度． 研究系统内物体之间的相互作用力或系统内物体的加速度． 注意 问题 受力分析时不用再考虑系统内物体间的相互作用力． 一般隔离受力较少的物体． 4 例1 [2023·北京卷]如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块质量均为1 kg，细线能承受的最大拉力为2 N．若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做匀加速直线运动．则F的最大值为(　　) A．1 N B．2 N C．4 N D．5 N 答案：C 5 解析：对两物块整体进行受力分析有F＝2ma 再对于后面的物块有FTmax＝ma，FTmax＝2 N， 联立解得F＝4 N， 故选C. 6 例2 如图所示，水平桌面上有一物体A通过跨过定滑轮的绳子与物体B相连，已知A、B的质量分别为2 kg和1 kg，A与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略，绳子不可伸长，桌面上方的绳子水平，重力加速度g＝10 m/s2，则将A、B由静止释放后，绳子对物体A的拉力大小为(　　) A．8 N B．10 N C．20 N D．30 N 答案：A 7 解析：把A、B看成整体，由牛顿第二定律可知mBg－μmAg＝(mA＋mB)a，对B有mBg－F＝mBa，联立解得F＝8 N，绳子对A的拉力大小等于绳子对B的拉力大小，故选A. 8 题后反思 连接体问题的解题思路 对连接体问题，求加速度是解题的切入点，灵活应用整体法和隔离法是解题的关键，一般解题思路如下． (1)当整体的外力已知时，先整体求加速度，再隔离求内力． (2)当整体的外力未知时，先隔离求加速度，再整体分析求解． (3)当整体或单个物体的加速度都不能直接求解时，应通过联立方程组求解． 9 练1　[2024·河北沧州高一模拟]如图所示，甲、乙两物体叠放一起放置在光滑水平面上，将一水平向右的恒力F＝3 N作用在物体甲上，使甲、乙一起向右做加速直线运动，已知物体甲和乙的质量m甲＝2m乙＝2 kg，则甲对乙的摩擦力(　　) A．大小为1 N，方向水平向左 B．大小为1 N，方向水平向右 C．大小为2 N，方向水平向左 D．大小为2 N，方向水平向右 答案：B 10 解析：对甲、乙整体进行分析有F＝(m甲＋m乙)a，解得a＝1 m/s2，方向水平向右，对乙进行受力分析，有Ff＝m乙a，解得Ff＝1 N，方向水平向右．故B正确． 11 练2　[2024·黑龙江哈尔滨高一联考]如图所示，物体C放在物体B上，B、C是长方体木块，当B、C一起在光滑固定斜面A上从静止开始下滑时(　　) A．C不受B的摩擦力作用 B．当mB>mC时，C受到B的摩擦力沿斜面方向向下 C．当mB<mC时，C受到B的摩擦力沿斜面方向向下 D．只有当mB＝mC时，B、C间才没有摩擦力 答案：A 12 解析：令斜面倾角为θ，由于B、C一起在光滑固定斜面A上从静止下滑，对BC整体分析有(mB＋mC)g sin θ＝(mB＋mC)a，解得a＝g sin θ，对C分析，假设其受到B的摩擦力为Ff，则有Ff＋mCg sin θ＝mCa，解得Ff＝0，即B、C之间的摩擦力与质量大小无关，当B、C一起在光滑固定斜面A上从静止开始下滑时，B、C之间的摩擦力始终为0.故A正确． 13 探究点二　动力学图像问题 1．常见的几种动力学图像 图像 题型 v-t图像 已知物体的运动图像，求解物体的受力情况 运动图像关联受力图像，对物体的受力情况、运动情况进行综合考查 a-t图像 F-t图像 已知物体的受力图像，求解物体的运动情况 F-a图像 14 2.解题思路： (1)从x-t图像、v-t图像或a-t图像中分析物体的运动情况，尤其是加速度的大小、方向变化情况，根据牛顿第二定律分析受力情况． (2)从F-t图像、F-a图像或F-x图像中分析物体的受力情况，根据牛顿第二定律求加速度大小和方向，结合运动学特征分析物体的运动情况． 3．解题关键：充分挖掘图像隐含条件或信息，并把运动学图像和力的图像结合起来分析． 15 例3 如图所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是(弹簧始终处于弹性限度内)(　　) 答案：A 16 解析：假设物块静止时弹簧的压缩量为x0，则由力的平衡条件可知kx0＝mg，在弹簧恢复原长前，当物块向上做匀加速直线运动时，由牛顿第二定律得F＋k(x0－x)－mg＝ma，由以上两式解得F＝kx＋ma，显然F和x为一次函数关系，且在F轴上有截距，则A正确，B、C、D错误． 17 例4 一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图甲所示，速度v随时间t变化的关系如图乙所示．g取10 m/s2，求： 18 (1)1 s末物块所受摩擦力的大小Ff1； 答案：4 N 解析：由题图乙知，0～2 s内物块处于静止状态，从题图甲中可以读出，当t＝1 s时，Ff1＝F1＝4 N. 19 (2)物块在前6 s内的位移大小x； 答案：12 m 解析：由题图乙知物块在前6 s内的位移大小 x＝ m＝12 m. 20 (3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ. 答案：0.4 解析：从题图乙中可以看出，在t＝2 s至t＝4 s的过程中，物块做匀加速直线运动，加速度大小为a＝＝ m/s2＝2m/ 由牛顿第二定律得F2－μmg＝ma，在4 s以后F3＝Ff＝μmg 所以m＝＝ kg＝2 kg，μ＝＝＝0.4. 21 练3　质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，如图，a、b分别表示物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v-t图像，则拉力和摩擦力之比为(　　) A．9∶8 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶3 答案：B 22 解析：由v-t图像可知，图线a为仅受摩擦力的运动，加速度大小a1＝1.5 m/s2；图线b为受水平拉力和摩擦力的运动，加速度大小为a2＝0.75 m/s2；由牛顿第二定律列方程得Ff＝ma1，F－Ff＝ma2，解得F∶Ff＝3∶2，选项B正确． 23 练4　如图甲所示，t＝0时，水平地面上质量m＝1 kg的物体在水平向左、大小恒为10 N的力T的作用下由静止开始运动，同时施加一水平向右的拉力F，拉力F随时间变化的关系图像如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2.求： 24 (1)2 s末物体的速度大小； 答案：6 m/s 解析：由牛顿第二定律得T－F－μmg＝ma1，解得前2 s内的加速度为a1＝3 m/s2，方向水平向左，由速度公式得2 s末物体的速度：v1＝a1t1＝6 m/s，方向水平向左； 25 (2)前2 s内物体的位移； 答案：6 m　方向水平向左 解析：由位移公式得前2 s内物体的位移为x＝＝6 m，方向水平向左； 26 (3)t为多少时物体的速度刚好为0. 答案：8 s 解析：2 s后合力方向向右，物体向左做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得F′＋μmg－T＝ma2，解得a2＝1m/s2，方向水平向右，由速度公式得0＝v1－a2t2，解得t2＝6 s.所求t＝t1＋t2＝8 s，即t＝8 s时物体的速度刚好为0. 27 02.分层训练素养提升 (二十九) 28 1．(4分)[2024·日照高一检测]在光滑水平桌面上，物块A用轻绳和物块B连接，轻绳跨过定滑轮，物块B悬空，如图甲所示．系统从静止释放，系统运动的加速度为a1，在图乙中，若对轻绳施加一个和物块B重力相等的拉力F，物块A从静止开始运动的加速度为a2，则(　　) A．a1<a2 B．a1＝a2 C．a1>a2 D．无法判断 答案：A 29 解析：题图甲中两物块构成连接体模型，对系统由牛顿第二定律有mBg＝(mA＋mB)a1，可得a1＝；题图乙中是拉力F＝mBg拉着轻绳带动A做匀加速直线运动，由牛顿第二定律mBg＝mAa2，可得a2＝，比较两加速度可得a1<a2，故A正确，B、C、D错误． 30 2．(4分)[2024·山东临沂高一期末]如图所示，物体A质量为3 kg，物体B质量为2 kg，不计一切摩擦和绳的重力，g取10 m/s2.当两物体由静止释放后，物体A的加速度大小与绳子上的拉力大小分别为(　　) A．6 m/s2，8 N B．10 m/s2，8 N C．8 m/s2，16 N D．2 m/s2，24 N 答案：D 解析：分别对A、B，由牛顿第二定律得mAg－FT＝mAa，FT－mBg＝mBa，解得a＝2 m/s2，FT＝24 N，故D正确． 31 3．(4分)[2024·江苏淮安高一期末]如图所示，在水平光滑桌面上放有质量分别为m1和m2的两个小物块，它们中间有细线连接．已知m1＝3 kg，m2＝2 kg，连接它们的细线最大能承受6 N的拉力．现用水平外力F向左拉质量为m1的物块，为保持细线不断，则F的最大值为(　　) A．10 N B．12 N C．15 N D．6 N 答案：C 32 解析：当细线承受最大拉力时，F最大．以质量为m2的物块为研究对象，由牛顿第二定律得FTm＝m2am，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得Fm＝(m1＋m2)am，联立解得Fm＝15 N，故C正确． 33 4．(4分)两质量均为m的木块A、B叠放在一起，静置于水平面上，水平恒力F作用在A上，两木块一起运动，加速度大小为a1，如图甲所示．现取走木块B，在木块A上施加一方向竖直向下的恒力F1，F1＝mg(g为重力加速度)．木块A仍在上述水平恒力F的作用下运动，加速度大小为a2，如图乙所示．下列关于a1和a2的关系，正确的是(　　) A．a2＝2a1 B．a2＝a1 C．a2>2a1 D．a1<a2<2a1 答案：A 34 解析：设A与地面间的动摩擦因数为μ，对甲图A和B的整体分析，由牛顿第二定律得F－μ·2mg＝2ma1；对乙图A由受力分析可知F－μ(F1＋mg)＝ma2，又F1＝mg，整理得μ·2mg＋2ma1－μ(mg＋mg)＝ma2，解得a2＝2a1，故A正确． 35 5．(4分)[2024·台州高一检测]如图所示，bc是固定在小车上的水平横杆，质量为M的物块A中心穿过横杆，A通过细线悬吊着质量为m的小物体B，小车在水平地面上运动的过程中，A始终未相对杆bc移动，A、B与小车保持相对静止，细线与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g.则A受到杆bc的摩擦力(　　) A．大小为(M＋m)g tan α，方向水平向右 B．大小为Mg tan α，方向水平向右 C．大小为(M＋m)g tan α，方向水平向左 D．大小为Mg tan α，方向水平向左 答案：A 36 解析：先取小物体B为研究对象，受力分析如图甲所示，则有F合＝mg tan α，由牛顿第二定律可得a＝＝g tan α，再取A、B整体为研究对象，受力分析如图乙所示，则有Ff＝(M＋m)a＝(M＋m)g tan α，方向水平向右，A正确． 37 6．(6分)(多选)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，以物块初速度的方向为正方向，F1、F2随时间的变化如图所示，已知物块在前2 s内以4 m/s的速度做匀速直线运动，取g＝10 m/s2，则(　　) A．物块与地面间的动摩擦因数为0.2 B．3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N C．5 s末物块受到的摩擦力大小为1 N D．5 s末物块的加速度大小为3 m/s2 答案：BC 38 解析：在0～2 s内物块做匀速直线运动，根据平衡条件有F2＋Ff＋F1＝0，则摩擦力Ff＝－3 N，则μ＝＝＝0.3，A错误；2 s后物块做减速运动，加速度a＝＝ m/s2＝－2 m/s2，则经过t＝＝ s＝2 s，即4 s末速度减为零，则3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N，B正确；物块速度减为零后，因F1、F2的合力为6 N－5 N＝1 N，小于最大静摩擦力，则物块不再运动，则5 s末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为1 N，5 s末物块的加速度为零，C正确，D错误． 39 7．(4分)摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图甲所示．电梯受到的拉力F是随时间t变化的．电梯在t＝0时由静止开始沿竖直方向运动，F­t图像如图乙所示．电梯总质量m＝1.0×103 kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2.根据以上数据估算该摩天大楼的高度为(　　) A．50 m B．150 m C．200 m D．300 m 答案：B 40 解析：在0～5 s内电梯加速上升，加速度a1＝＝2m/s2，5 s末的速度为v＝a1t1＝10 m/s；在5～15 s内电梯匀速上升；在15～20 s内电梯减速上升，加速度大小为a2＝＝2 m/s2，故20 s末电梯减速为0.作出电梯上升的v­t图像，如图由图像的面积等于位移可知摩天大楼的高度为h＝×(10＋20)×10 m＝150 m．故选B. 41 8．(10分)如图甲所示，固定光滑轻杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的拉力F的作用下向上运动，拉力F与小环的速度v随时间变化规律如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2.求： 42 (1)小环的质量m； 答案：1 kg 解析：由F­t图像知，0～2 s内拉力F1＝5.5 N，由v­t图像知，在此时间段内小环做匀加速直线运动，加速度a＝＝0.5 m/s2 根据牛顿第二定律得F1－mg sin α＝ma 由F­t图像知，2 s以后拉力F2＝5 N，由v­t图像知，此时间段内小环做匀速直线运动，所以有F2－mg sin α＝0 联立解得m＝1 kg. 43 (2)轻杆与地面间的倾角α. 答案：30° 解析： 将m＝1 kg代入上式，解得sin α＝，故α＝30°. 44 9.(6分)(多选)如图所示，两个质量分别为m1＝2 kg、m2＝3 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接．大小为F＝20 N的水平拉力作用在质量为m1的物体上，弹簧测力计始终在弹性限度内，当系统稳定后，下列说法正确的是(　　) A．弹簧测力计的示数是12 N B．弹簧测力计的示数是20 N C．在突然撤去F的瞬间，质量为m1的物体的加速度不变 D．在突然撤去F的瞬间，弹簧测力计的示数不变 答案：AD 45 解析：以向右为正方向，对整体分析，由牛顿第二定律得F＝(m1＋m2)a，解得a＝4 m/s2，方向向右；设弹簧的弹力为F弹，对质量为m2的物体分析，由牛顿第二定律得F弹＝m2a，解得F弹＝12 N，故A正确，B错误．在突然撤去F的瞬间，弹簧的形变量不变，弹簧测力计的示数不变；对质量为m1的物体分析，由牛顿第二定律得F弹＝m1a1，解得质量为m1的物体的加速度大小为a1＝3m/s2，方向向左，故C错误，D正确．故选AD. 46 10．(6分)(多选)如图所示，物块A摞放在B上，一起静止于水平地面上，A的质量为1 kg，B的质量为2 kg.AB间的动摩擦因数以及B与地面间的动摩擦因数均为0.2.重力加速度取10m/s2，现用一9 N的力作用在B上，则作用的瞬间(　　) A．A的加速度大小为2 m/s2 B．A所受的摩擦力大小为1 N C．B的加速度大小为0.5 m/s2 D．B所受的合力为2 N 答案：BD 47 解析：B与地面间的最大静摩擦力为 μ(M＋m)g＝6 N<9 N 假设A、B一起运动， A、B一起运动的加速度大小为a＝＝1 m/s2 A、B间的最大静摩擦力为μmg＝2 N A物体运动的最大加速度为a0＝＝2 m/s2>a 所以假设成立，所以A、B将保持相对静止，一起向右匀加速运动，其加速度大小为1 m/s2，故A、C错误． 48 根据牛顿第二定律，有FfA＝ma＝1 N， FB＝Ma＝2 N， 故B、D正确．故选BD. 49 11．(4分)[2024·山东威海高一月考]如图甲所示，两滑块P、Q用细线跨过定滑轮相连，Q距地面一定高度，P可在平行于斜面的细线牵引下沿粗糙斜面向上滑动，未与定滑轮碰撞．已知斜面倾角θ＝30°，P的质量为m＝1 kg.某时刻由静止释放P，测得P沿斜面向上运动的v­t图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，则(　　) A．P与斜面之间的动摩擦因数μ＝ B．P与斜面之间的动摩擦因数μ＝ C．Q的质量为1 kg D．Q的质量为4 kg 答案：A 50 解析：由图乙可知，1～1.5 s内，P减速上滑的加速度大小a＝＝8 m/s2，对P由牛顿第二定律有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma，解得μ＝，故A正确，B错误；由图乙可知，0～1 s内，P加速上滑的加速度大小为a′＝＝4 m/s2，对P由牛顿第二定律有FT－mg sin θ－μmg cos θ＝ma′，对Q由牛顿第二定律有mQg－FT＝mQa′，联立解得mQ＝2 kg，故C、D错误． 51 $