2019高考物理一轮复习专题9牛顿运动定律的应用之用整体法、隔离法巧解连接体问题学案.pdf
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1、突破 9 牛顿运动定律的应用之用整体法、隔离法巧解连接体问题 1. 连接体的分类 根据两物体之间相互连接的媒介不同,常见的连接体可以分为三大类。 (1) 绳( 杆) 连接:两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起; (2) 弹簧连接:两个物体通过弹簧的作用连接在一起; (3) 接触连接:两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。 2. 连接体的运动特点 轻绳轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。 轻杆轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时, 连接体具有相同的角 速度,而线速度与转动半径成正比。 轻弹簧在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等;在弹簧形变
2、最大 时,两端连接体的速率相等。 特别提醒 (1) “轻”质量和重力均不计。 (2) 在任何情况下,绳中张力的大小相等,绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等。 3. 连接体问题的分析方法 (1) 分析方法:整体法和隔离法。 (2) 选用整体法和隔离法的策略: 当各物体的运动状态相同时,宜选用整体法; 当各物体的运动状态不同时,宜选用隔 离法; 对较复杂的问题,通常需要多次选取研究对象,交替应用整体法与隔离法才能求解。 4. 整体法与隔离法的选用方法 (1)整体法的选取原则 若在已知与待求量中一涉及系统内部的相互作用时,可取整体为研究对象,分析整体受 到的外力,应用牛顿第二定律列方程。当系统内物
3、体的加速度相同时: ;否则。 (2)隔离法的选取原则 若在已知量或待求量中涉及到系统内物体之间的作用时,就需要把物体从系统中隔离出 来,应用牛顿第二定律列方程求解 (3)整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求 出加速度, 然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力即“先整体 求加速度,后隔离求内力” 【典例 1】如图所示,两个质量分别为m13 kg、m22 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。两个大小分别为F130 N、F220 N 的水平拉力分别作用在 m1、m2上,则 ( ) A.弹簧测
4、力计的示数是50 N B.弹簧测力计的示数是24 N C.在突然撤去F2的瞬间,m2的加速度大小为4 m/s 2 D.在突然撤去F2的瞬间,m1的加速度大小为10 m/s 2 【答案】 B 【典例 2】( 多选 ) 如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻质弹簧连接放在倾 角为 的斜面上, 用始终平行于斜面向上的拉力F拉B物块,使它们沿斜面匀加速上升,A、 B与斜面间的动摩擦因数均为,为了减小弹簧的形变量,可行的办法是( ) A.减小A物块的质量 B.增大B物块的质量 C.增大倾角 D.增大动摩擦因数 【答案】 AB 【解析】 对A、B组成的整体由牛顿第二定律得F(mAmB)gcos
5、(mAmB)gsin (mAmB)a,对A由牛顿第二定律得kx mAgcos mAgsin mAa,其中x为弹簧的 形变量,两式联立得kxmA mB mAF mA mB ,为了减小弹簧的形变量,可以减小A物块的质量或 增大B物块的质量, A、B正确, C、D错误。 【典例 3】在建筑工地,民工兄弟用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加 速度a竖直向上匀加速搬起,其中A件的质量为m,B件的质量为3m,水平作用力为F,A、 B之间的动摩擦因数为,在此过程中,A、B间的摩擦力为 ( ) AF B 2F C2 3 m(ga) Dm(ga) 【答案】 D 【解析】 由于A、B件相对静止, 故A、
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