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1、简单连接体问题全攻略(343100) 江西省吉安县二中 尹国圣若干个物体通过一定的方式连接在一起,就构成了连接体,其连接方式,一般是通过细绳、杆等物体来实现的。常见连接方式如下图:用轻绳连接直接接触a靠摩擦接触 F F从连接体的特征来看,物体间通过某种相互作用来实现连接,如物体的叠合,就是通过摩擦力的作用形成连接。连接体常会处于某种相同的运动状态,如处于平衡态或以相同的加速度运动。求解连接体的加速度或内部物体间的相互作用力,是力学中能力考查的重要内容,在高考中也经常出现。解决上述问题的有效方法,是综合运用整体法与隔离法。一、 用隔离法计算内力F2【例题1】如图1所示,两光滑的梯形木块A和B,紧
2、靠放在光滑水平面上,已知=60度, mA=2kg,mB=1kg,现同时加水平推力F1=5N,F2=2N,它们方向相反,若两木块在运动过程中无相对滑动,则A、B间的相互作用力多大?解析:取两个木块和其中一个木块(A或B)为研究对象,根据它们把受的合力列出牛顿第二定律方程,或上它们加速度相同,根据它们所受的合外力与质量成正比的关系列式求解。设木块A、B间相互作用力为N,隔离A,画出的受力图如图2所示,取水平向右为正方向,列出(A+B)这一整体和A的牛顿第二定律方程由式(1)得木块的加速度代入(2)得A、B间相互作用力评析:对(A+B)这一整体,它们的相互作用力N是内力,它不出现在整体的牛顿运动方程
3、中。因此,必须用隔离法,取A(或B)为研究对象,把“内力”转化为“外力”。【析与解】 求A、B之间的作用力,必须要用隔离法,隔离A或B来研究。比如隔离二、 整体法研究系统【例题2】如图3所示的三个物体质量分别为m1、m2和m3,带有滑轮的物体放在光滑水平面上,滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均不计,为使三个物体无相对运动,水平推力F等于多少?解析:由于三个物体无相对运动,困此可看作一个整体,列出整体的牛顿第二定律方程。然后再隔离m1、m2分别列出它们的运动方程。由整体在水平方面的受力列出牛顿第二定律为F=(m1+m2+m3)a(1)分别以m1、m2为研究对象作受力分析(图3-29)设绳拉力
4、为T。对m1,在水平方向据牛顿第二定律得 T=m1a(2)对m2,在竖直方向由力平衡条件得 T-m2g=0(3)联立式(1)(2)(3),得水平推力评析:也可以全部用隔离法求解,全部用隔离法求解时,不仅未知数和方程数多,还有可能因疏漏滑轮两侧拉力对m3的影响而造成错误。所以应注意灵活地有分有合,交替使用隔离法和整体法。三、 整体法和隔离法的综合运用当若干个物体具有共同加速度时,可以先用整体法研究,求出系统的加速度,再用隔离法隔离单个物体或几个物体来研究。【例题3】如下图所示,小车上有一竖直杆,总质量为M。杆上套有一块质量为m的木块杆与木块间动磨擦因数为u,小车静止时木块可沿杆自由滑下。问:必须对小车施以多大的水平力让车在光滑水平面上运动时,木块才能匀速下滑? 解析:先取木块为研究对象,将它隔离出来,作出受力图,如上右图所示。备注:可放在高考版牛顿运动定律学法指导类栏目中作者:Ygs08QQ:360407084A、B作为整体,则其回复力就是弹簧的弹力kx,由整体法容易求出系统的加速