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关键能力提升2: 连接体问题
本课时主要内容
未来密码 高中物理关键能力提升 必修第一册
第四章 运动和力的关系
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第四章 运动和力的关系
【答案】外力 内力 整体法 隔离法 整体法 隔离法 加速度
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【典例1】如图所示,两物块P、Q置于水平地面上,其质量分别为,两者之间用水平轻绳连接.两物块与地面间的动摩擦因数均为,重力加速度为.现对Q施加一水平向右的拉力,使两物块做匀加速直线运动,轻绳的张力大小为( )
A. B.
C. D.
探究1 加速度和速度都相同的连接体问题
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探究1 加速度和速度都相同的连接体问题
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第四章 运动和力的关系
【必备知识】
1. 连接体模型.
连接体一般是指由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系统,常见的如几个物体叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、弹簧、细杆等连在一起,如图所示.
2. 外力和内力.
如果以物体(包括物体间的绳、弹簧等)组成的系统为研究对象,那么系统之外的作用力为该系统受到的外力,而系统内各物体间的相互作用力为该系统的内力.
3. 连接体问题的分析方法——整体法与隔离法.
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【关键能力】
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探究1 加速度和速度都相同的连接体问题
【答案】 D
【解题思路】
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第四章 运动和力的关系
【探究总结】
“串接式”连接体中弹力的“分配协议”如图所示,对于一起做加速运动的物体系统,和间的弹力或中间绳的拉力的大小遵从以下力的“分配协议”:
若外力作用于上,则;若外力作用于上,则.注意:此“协议”与有无摩擦有关(若有摩擦,两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同);此“协议”与两物体间有无连接物、何种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关;物体系统处于水平面、斜面或竖直方向上一起加速运动时此“协议”都成立.
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【对标训练1】 如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块紧靠在一起放在倾角为θ的固定斜面上,两物块与斜面间的动摩擦因数相同,用始终平行于斜面向上的恒力F推A,由于F较小,A、B仍然沿斜面向下匀加速运动,在下列情境中,A、B间的压力变大的是 ( )
A. 增大倾角θ
B. 增大外力F
C. A、B都滑到更光滑的部分时
D. 增加A的质量
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探究1 加速度和速度都相同的连接体问题
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第四章 运动和力的关系
【答案】 𝐵
【解题思路】
【易错提醒】无明显外力作用的物体并不一定处于平衡态.
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【典例2】如图所示,在光滑的水平桌面上有一个质量为的物体a,通过绳子与质量为的物体b相连,假设绳子、定滑轮的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都忽略不计,绳子不可伸长.重力加速度为,将两物体同时由静止释放,则下列说法正确的是( )
A. 物体a的加速度大小为
B. 物体b的加速度大小为
C. 绳子的拉力大小为
D. 物体b处于失重状态
探究2 加速度和速度大小相等、方向不同的连接体问题
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【必备知识】牛顿第二定律,隔离法.
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【关键能力】
探究2 加速度和速度大小相等、方向不同的连接体问题
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探究2 加速度和速度大小相等、方向不同的连接体问题
【答案】 D
【解题思路】
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【探究总结】跨过光滑轻质定滑轮的物体速度、加速度大小相同,但方向不同,此时一般采用隔离法,即对每个物体分别进行受力分析,分别根据牛顿第二定律列方程,然后联立方程求解.
注意:此类问题容易误以为绳子的拉力等于物体b的重力,但是由于两个物体都在加速,都处于非平衡态,因此绳子的拉力不等于物体b的重力.
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【对标训练2】如图所示,若典例2中的平面MN变为倾角为的光滑斜面,求两物体的加速度大小及绳子的拉力大小.
探究2 加速度和速度大小相等、方向不同的连接体问题
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探究2 加速度和速度大小相等、方向不同的连接体问题
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【答案】
【解题思路】
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【对标训练3】若典例2中的a、b跨过光滑轻质定滑轮连接,如图所示,求两物体的加速度大小及绳子的拉力大小.
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【答案】
【解题思路】
【易错提醒】在有定滑轮的连接体问题中,细绳上的拉力与物体所受重力不一定相等.
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