2022年人教版高中物理二轮复习牛顿第二定律及应用连接体问题专题训练.docx
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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第十三讲 连接体问题(1)知道什么是连接体与隔离体 教学目标(2)知道什么是内力和外力(3)学会连接体问题的分析方法,并用来解决简洁问题教学重点 学会连接体问题的分析方法 教学难点 使用连接体问题的分析方法,来解决简洁问题;教学方法建议 讲练结合;争论一、连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统,称为连接体;假如把其中某个物体隔离出来,该物体即 为隔离体;二、外力和内力假如以物体系为争论对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的外力,而系统内各物体间的 相互作用力为内力;应用牛顿其次定律列方程不考虑
2、内力;假如把物体隔离出来作为争论对象,就这些内力将转换为隔离 体的外力;三、连接体问题的分析方法1整体法 连接体中的各物体假如加速度相同,求加速度时可以把连接体作为一个整体;运用牛顿其次定律列方程求解;2隔离法 假如要求连接体间的相互作用力,必需隔离其中一个物体,对该物体应用牛顿其次定律求解,此法称 为隔离法;3整体法与隔离法是相对统一,相辅相成的;原来单用隔离法就可以解决的连接体问题,但假如这两种 方法交叉使用,就处理问题就更加便利;如当系统中各物体有相同的加速度,求系统中某两物体间的相互作用力时,往往是先用整体法法求出加速度,再用隔离法法求物体受力;简洁连接体问题的分析方法 1连接体:两个
3、(或两个以上)有相互作用的物体组成的具有相同大小加速度的整体;2“ 整体法” :把整个系统作为一个争论对象来分析(即当做一个质点来考虑);留意:此方法适用于系统中各部分物体的加速度大小方向相怜悯形;3“ 隔离法” :把系统中各个部分(或某一部分)隔离作为一个单独的争论对象来分析;留意:此方法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相怜悯形均适用;4“ 整体法” 和“ 隔离法” 的挑选 求各部分加速度相同的连结体的加速度或合外力时,优选考虑“整体法 ”;假如仍要求物体之间的作用 力,再用 “ 隔离法 ” ,且肯定是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离;假如连结体中各部分加速度不 同,一般
4、都是选用“隔离法 ”;5如题中给出的物体运动状态(或过程)有多个,应对不同状态(或过程)用“整体法 ”或“ 隔离法 ” 进行受 力分析,再列方程求解;_精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 12 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆类型一、 “ 整体法 ”与“ 隔离法 ”【例题 1】如下列图, A、B 两个滑块用短细线(长度可以忽视)相连放在斜面上,从静止开头共同下滑,经过 0.5s,细线自行断掉,求再经过 1s,两个滑块之间的距离;已知:滑块 A 的质量为 3kg,与斜面间的动摩擦因数是 0.25;滑块 B 的质量为 2kg,与斜
5、面间的动摩擦因数是 0.75;sin37 =0.6,cos37 =0.8;斜面倾角=37,斜面足够长, 运算过程中取g=10m/s 2;点拨 此题考查“ 整体法” 与“ 隔离法” ;解析 设 A、B 的质量分别为 m1、m2,与斜面间动摩擦因数分别为 1、 2;细线未断之前,以A、B 整体为争论对象,设其加速度为 a,依据牛顿其次定律有(m1+m2)gsin-1m1gcos-2m2gcos=(m1+m2)aa=gsin- 1 m 1 2 m g cos =2.4m/s 2;m 1 m 2经 0.5 s细线自行断掉时的速度为 v=at1=1.2m/s;细线断掉后,以 A 为争论对象,设其加速度为
6、 a1,依据牛顿其次定律有:a1=m gsinm 11m gcos2;=g(sin-1cos)=4m/s即假定 A、B 间的杆不存在,此时同时释放 A、B,如斜面光滑, A、B 运动的加速度均为 a=gsin,就以后的运动中 A、B 间的距离始终不变,此时如将杆再搭上,明显杆既不受拉力,也不受压力;如斜面粗糙, A、B 单独运动时的加速度都可表示为:a=gsin- gcos,明显,如 a、b 两物体与斜面间的动摩擦因数 A=B,就有 aA=aB,杆仍旧不受力,如AB,就 aAaB,A、B 间的距离会缩短,搭上杆后,杆会受到压力, 如 AB,就 aAaB 杆便受到拉力;滑块 A 在 t21 s
7、时间内的位移为x1=vt2+2 a t 1 2,答案2又以 B 为争论对象,通过运算有(1)斜面光滑杆既不受拉力,也不受压力m2gsin=2m2gcos,就 a2=0,即 B 做匀速运动,它(2)斜面粗糙AB杆不受拉力,受压力在 t21 s时间内的位移为斜面粗糙AB 杆受拉力,不受压力x2=vt2,就两滑块之间的距离为 x=x1-x2=vt2+2 a t 1 2-vt2=2 a t 1 2=2m 类型二、 “假设法 ” 分析物体受力22【例题 2】 在一正方形的小盒内装一圆球,盒与球答案 2m 一起沿倾角为 的斜面下滑,如下列图,如不存在摩擦, 当 角增大时, 下滑过程中圆球对方盒前壁压力 T
8、 及对方盒底面的压针对训练 1如图用轻质杆连接的物体 AB 沿斜面下滑, 试分 析在以下条件下,杆受到的力是拉力仍是压力;(1)斜面光滑;(2)斜面粗糙;解析 解决这个问题的最好方法是假设法;力 N 将如何变化 .(提示: 令 T 不为零,用整体法和隔离法分析) ()AN 变小, T 变大;BN 变小, T 为零;CN 变小, T 变小;DN 不变, T 变大;点拨 物体间有没有相互作用,可以假设不存在,看其加速度的大小;_精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 12 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆针对训练A ( 1+ll)(m
9、+m0)g1 和 2 紧靠在1如下列图,火车箱中有一倾角为 30的斜面,当火车以 10m/s 2 的加速度沿水平方向向左运动时,斜B(1+ll) mg面上的物体m 仍是与车箱相对静止,分析物体mCllmg所受的摩擦力的方向;Dll(m+m0)g2如下列图,两个质量相同的物体一起,放在光滑的水平桌面上,假如它们分别受到解析水平推力 F 1和 F2 作用,而且F 1F 2,就 1 施于 2的作用力大小为()A F 1BF2C1 2(F1+F 2)D1 2( F1-F);类型四、临界问题的处理方法【例题 4】如下列图,小车质量 M 为 2.0kg,与水 平地面阻力忽视不计,物体质量 m=0.50kg
10、,物体与 小车间的动摩擦因数为 0.3,就:类型三、“ 整体法” 和“ 隔离法” 综合应用【例题 3】如下列图,一内表面光滑的凹形球面小 车,半径 R=28.2cm,车内有一小球, 当小车以恒定 加速度向右运动时,小球沿凹形球面上升的最大高度为 8.2cm,如小球的质量m=0.5kg,小车质量(1)小车在外力作用下以1.2m/s 2 的加速度向右运M =4.5kg,应用多大水平力推车.(水平面光滑)动时,物体受摩擦力是多大?(2)欲使小车产生3.5m/s 2 的加速度,给小车需要供应多大的水平推力?(3)如小车长 L=1m,静止小车在 8.5N 水平推力 作用下,物体由车的右端 向左滑动,滑离
11、小 车需多长时间?点拨 此题考查连接体中的临界问题点拨 整体法和隔离法的综合应用;针对训练 1如下列图,一根轻质弹簧上端固定,下端挂 一质量为 m0 的平盘,盘中有物体质量为 m,当 盘静止时,弹簧伸长了 l,今向下拉盘使弹簧再 伸长 l 后停止,然后松手放开,设弹簧总处在_精品资料_ 弹性限度内,就刚刚松开手时盘对物体的支持力第 3 页,共 12 页等于()- - - - - - -_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆类型五、不同加速度时的“ 隔离法”针对训练1如下列图,在倾角为 的光滑斜面上端系一劲度系数为 k 的轻弹簧,弹簧下端连有一质量为 m
12、的小球, 球被一垂直于斜面的挡板A 拦住,此时弹簧没有形变;如手【例题 5】 如图,底坐 A 上装有一根直立长杆,其总质量为 M,杆上套有质量为 m 的环 B,它与杆有摩擦,当环从底座以初速 v 向上飞起时(底座保持静止),环的加速度为 a,求环在升起和下落的过程中,底座对水平面的压力分别是多大 . 持挡板 A 以加速度 a(agsin)沿斜面匀加速下 滑,求,(1)从挡板开头运动到球与挡板分别所经受的 时间;(2)从挡板开头运动到球速达到最大,球所经点拨不同加速度时的“ 隔过的最小路程;离法” ;归纳: 通过例题的解答过程,可总结出解题以 下方法和步骤:1确定争论对象;2明确物理过程;3画好
13、受力分析图;4用合成法或正交分解法求合力,列方程;针对训练 1如下列图, 在倾角为 的光 滑斜面上,有两个用轻质弹簧相连接的物块 A 和 B,它们的 质量分别为 mA 、mB,弹簧的劲 度系数为 k,C 为一固定挡板;系统处于静止状态;现开头用一恒力 F 沿斜面方向拉物块 A 使之向上运 动,求物块 B 刚要离开时物块 C 时物块 A 的加速度a,以及从开头到此时物块 A 的位移 d,重力加速度 为 g;解析 此题有三个物体(A、B 和轻弹簧)和三个过程或状态;下面用“程序法 ”和“ 隔离法 ” 分 析:答案(1)2 m gsina(2)mgsin/kka2如下列图,自由下落的小球下落一段时间
14、后,与弹簧接触,从它接触弹簧开头,到弹簧压缩到最 短的过程中,小球的速度、加速度、合外力的变化 情形是怎样的 .(按论述题要求解答)答案 综上分析得:小球向下压弹簧过程,F合方向先向下后向上,大小先变小后变大;a 方向 先向下后向上,大小先变小后变大;v 方向向下,(1)过程一(状态一) :弹簧被 A 压缩 x1,A 和 B 均静止对 A 受力分析如下列图,对 A 由平稳条件得:kx1=mAgsin_精品资料_ 大小先变大后变小; (向上推的过程也是先加速后(2)过程二: A 开头向上运动到弹簧复原原长;此减速);过程 A 向上位移为x1;第 4 页,共 12 页- - - - - - -_归
15、纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆(3)过程三: A 从弹簧原特长向上运动x2,到对小滑块:水平方向受力如下列图,B 刚离开 C 时;a1= f mmg2 = g=4m/sB 刚离开 C 时 A、B 受力分析如下列图,m此时对 B:可看作静止,由平稳条件得:kx2=mBgsin 此时对 A:加速度向上,由牛顿其次定律得:对木板:水平方向受力如下列图,F-mAgsin-kx2=mAa a2= FMfFMmg由得: a=Fm Am B sinm A要使 m 能从 M 上面滑落下来的条件是:v2v1,由式并代入d=x1+x2 解得:即 a2a1,d=m Am
16、 B sinFMmg4 解得: F20N k答案 a=Fm Am Bgsin只有一个过程对小滑块(受力与同) :x 1= 1 2a1t2=2t2m Ad=mAm Bgsink对木板(受力方向与同):2如下列图,有一块木 板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量 为 M=4kg,长为 L=1.4m;木板右端放着一小滑块,a2= FMf=4.7m/s2x2= 1 2a2t 2= 4.72t2小滑块质量为m1kg;其尺寸远小于L;小滑块与由图所示得:木板之间的动摩擦因数为=0.4;(g=10m/s2)x2- x1=L即4. 7t22-2t2=1.4 现用恒力F 作用在木板M 上,为了使得m 能从M
17、上面滑落下来,求:F 大小的范畴; (设最大解得:t=2s;静摩擦力等于滑动摩擦力)其他条件不变,如恒力 F=22.8N ,且始终作用在M 上,使 m 最终能从 M 上面滑落下来;求:m 在 M 上面滑动的时间;_精品资料_ 下:解析 只有一个过程,用“隔离法 ”分析如答案 F20N t=2s 第 5 页,共 12 页- - - - - - -_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆基 础 巩 固1 如图光滑水平面上物块 A 和 B 以轻弹簧相连接;在水平拉力 F 作用下以加速度 a 作直线运动,设 A 和 B 的质量分别为 mA 和mB,当突然撤去外力
18、 F 时, A 和 B 的加速度分别为 ()A 0、0 A B F Ba、0 Cm Am Aa、m Aam Bm Am BD a、mAam BC0DM m g m 5 如图,用力 F 拉 A、B、 C 三个物体在光滑 水平面上运动,现在中间的 B 物体上加一 个小物体, 它和中间的物体一起运动,且原 拉力 F 不变,那么加上物体以后,两段绳中的拉力Ta 和A TaB TbC Tb的变化情形是()ATa增大 BTb增大 CTa变小 DTb不变6 如下列图为杂技“ 顶竿 ”表演,一人站在地上,2 如图 A、B、C 为三个完全相同的物体,当 水平力 F 作用于 B 上,三物体可一起匀速肩上扛一质量为
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