2023年【精品】高考经典物理模型：连接体问题.pdf

高考经典物理模型：连接体问题 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除2 连接体问题的求解思路【例题精选】【例 1】在光滑的水平面上放置着紧靠在一起的两个物体A 和 B（如图），它们的质量分别为mA、mB。当用水平恒力 F推物体 A 时，问：A、B 两物体的加速度多大？A 物体对 B 物体的作用力多大？分析：两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动。对整体来说符合牛顿第二定律；对于两个孤立的物体分别用牛顿第二定律也是正确的。因此，这一道连接体的问题可以有解。解：设物体运动的加速度为 a，两物体间的作用力为 T，把 A、B 两个物体隔离出来画在右侧。因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡的，所以分析每个物体受力时可以只讨论水平方向的受力。A 物体受水平向右的推力 F和水平向左的作用力 T，B 物体只受一个水平向右的作用力 T。对两个物体分别列牛顿第二定律的方程：对 mA满足 FT=mAa 对 mB满足 T=mBa 得 F=（mAmB）a 经解得：a=F/（mAmB）将式代入式可得 T=FmB/（mAmB）体的加速度多大物体对物体的作用力多大分析两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动对整体来说体运动的加速度为两物体间的作用力为把两个物体隔离出来画在侧因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡平向的作用力对两个物体分别列牛顿第二定律的方程对满足对满足得经解得将式代入式可得资料内容仅供您学习参考资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除3 小结：解题时首先明确研究对象是其中的一个物体还是两个物体组成的物体组。如果本题只求运动的加速度，因为这时 A、B 两物体间的作用力是物体组的内力和加速度无关，那么我们就可以物体组为研究对象直接列出式动力学方程求解。若要求两物体间的作用力就要用隔离法列两个物体的动力学方程了。对每个物体列动力学方程，通过解联立方程来求解是解决连接体问题最规范的解法，也是最保险的方法，同学们必须掌握。【例 2】如图所示，5 个质量相同的木块并排放在光滑的水平桌面上，当用水平向右推力 F 推木块 1，使它们共同向右加速运动时，求第 2 与第 3块木块之间弹力及第 4 与第 5 块木块之间的弹力。分析：仔细分析会发现这一道题与例 1 几乎是一样的。把第 1、第 2木块看作 A 物体，把第 3、4、5 木块看作 B 物体，就和例 1 完全一样了。因 5 个木块一起向右运动时运动状态完全相同，可以用整体法求出系统的加速度（也是各个木块共同加速度）。再用隔离法求第 2 与第 3 木块之间弹力，可以以第 3、4、5 木块为一个研究对象，也可以第 1、2 木块为一个研究对象。解：（1）如图所示，以 5 个木块整体为研究对象。设每个木块质量为 m，则 将第 3、4、5 块木块隔离为一个研究对象，设第2 块木块对第3 块木块的弹力为 N，其受力分析（如图），则 体的加速度多大物体对物体的作用力多大分析两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动对整体来说体运动的加速度为两物体间的作用力为把两个物体隔离出来画在侧因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡平向的作用力对两个物体分别列牛顿第二定律的方程对满足对满足得经解得将式代入式可得资料内容仅供您学习参考资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除4 FmFmmaN53533 所以第 2 与第 3 木块之间弹力为。（2）将第 5 木块隔离为一个研究对象（如图），设第 4对第 5 木块弹力为，则 所以第 4 与第 5 块木块之间弹力为。小结：从这道题可以看出当 5 个木块一起向右加速运动时，各木块之间的相互作用力大小不同，其中“2”对“3”的作用力比“4”对“5”的作用力大，其原因是“2”对“3”的作用力 N 要使 3 个木块获加速度 a，而“4”对“5”的弹力只使一个木块获得加速度 a。思考题：如图所示，光滑水平面上有两物体用细线连接，设细线能承受的最大拉力为 T，现用水平拉力 F 拉系统，要使系统得到最大加速度 F 应向哪个方向拉？（答：向左拉）【例 3】如图所示，木块 A质量为 1kg，木块B 质量为 2kg，叠放在水平地面上，AB 之间最大静摩擦力为 5N，B 与地面之间摩擦系数为0.1，今用水平力 F 作用于 A，保持 AB相对静止的条件是 F 不超过 N。（）分析：当 F 作用于 A上时，A与 B 的受力分析如图所示。要使 A、B保持相对静止，A与 B 的加速度必须相等。B 的加速度最大值为：体的加速度多大物体对物体的作用力多大分析两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动对整体来说体运动的加速度为两物体间的作用力为把两个物体隔离出来画在侧因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡平向的作用力对两个物体分别列牛顿第二定律的方程对满足对满足得经解得将式代入式可得资料内容仅供您学习参考资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除5 其中为 5N，代入上式 这也是 A的加速度最大值。又因 【例 4】如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一个质量为的平盘，盘中有一物体，质量为 m，当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了 l，今向下拉盘，使弹簧再伸长后停止，然后松手，设弹簧总处在弹性限度内，则刚松手时盘对物体的支持力等于：A B C D 分析：根据题意由盘及物体组成的系统先后经过了三个状态：（1）盘中放物，弹簧被伸长，系统处于平衡态，此时有，（2）手对盘有向下拉力 F，弹簧被再伸长了，系统仍平衡，即。（3）撤去拉力 F 的瞬间，系统失去平衡。有向上的加速度，此时系统受合力的大小与撤去的力 F 相等，方向与 F 相反。可用整体法求出此刻系统的加速度，用隔离法以物体为对象，求出盘对物体的支持力。解：当盘与物的总重力跟弹簧弹力平衡时，有：体的加速度多大物体对物体的作用力多大分析两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动对整体来说体运动的加速度为两物体间的作用力为把两个物体隔离出来画在侧因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡平向的作用力对两个物体分别列牛顿第二定律的方程对满足对满足得经解得将式代入式可得资料内容仅供您学习参考资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除6 刚松手时盘与物所受合力向上，大小为，此时盘与物的加速度 以物为对象，设盘对物的支持力为 N，则 答案：A 【例 5】一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为 M，环的质量为 m，如图所示，已知环沿杆加速下滑，环与杆的摩擦力大小为 f，则此时箱子对地面压力为：A B C D 分析：由于木箱与环的运动状态不同，木箱处于静止状态，环是加速下滑，解题时只能用隔离法。分别以环和木箱为对象，受力分析如图（甲）（乙）所示，应注意环受摩擦力 f 向上，而木箱受到摩擦力是向下的，又木箱处于平衡状态，所以对于木箱有 其中 N 为地面对木箱的压力，与木箱对地面的压力大小相等，与题中已知 f相等，所以 C 选项是对的。答案：C 体的加速度多大物体对物体的作用力多大分析两个物体在推力的作用下在水平面上一定做匀加速直线运动对整体来说体运动的加速度为两物体间的作用力为把两个物体隔离出来画在侧因为物体组只在水平面上运动在竖直方向上是平衡平向的作用力对两个物体分别列牛顿第二定律的方程对满足对满足得经解得将式代入式可得资料内容仅供您学习参考