连接体问题--例题解析资料

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1、连接体问题,(1)各部分加速度相同时,一般用整体法与隔离法。 整体法:求外力或物体的加速度 隔离法:求内力研究对象选受力少的简单) 整体法和隔离法经常结合应用(整体法求加速度,隔离法求相互作用力) 两种方法都是根据牛顿第二定律列方程求解。,1.连接体:两个或两个以上物体相互连接(绳子,弹簧相连,叠放,并排等)参与运动的系统称为连接体 。,2.连接体的解法:,1. 物体A和B的质量分别为1.0kg和2.0kg,用F=12N的水平力推动A,使A和B一起沿着水平面运动,A和B与水平面间的动摩擦因数均为0.2,求A对B的弹力。(g取10m/s2),解:根据牛顿第二定律求出AB整体的加速度,因此A对B的

2、弹力,整体法求加速度,隔离法求相互作用力,2.如图所示,有n个质量均为m的立方体,放在光滑的水平桌面上,若以大小为F的恒力推第一块立方体,求: 作用在每个立方体上的合力第3个立方体作用于第4个立方体上的力。,解:根据牛顿第二定律,以从第4个立方体到第n个立方体的n-3个立方体组成的系统为研究对象,则第3个立方体对第4个立方体的作用力,整体法求加速度,隔离法求相互作用力,练习:如图,质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k,当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于,练习:如图所示

3、,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为的水平面上向右作减速运动(不计其它外力和空气阻力),其中有一质量为m的土豆,则其它土豆对它的的总作用力大小是多少?方向怎样?,如图所示,在水平力F=12N的作用下,放在光滑水平面上的,运动的位移x与时间t满足关系式:x=3t2+4t,该物体运动的初速度 ,该物体的质量m= 。若改用下图装置拉动,使m1的运动状态与前面相同,则m2的质量应为 。(不计摩擦),013.南昌二中08届第二次阶段性考试4,4如图所示,m1=2kg, m2=3kg连接的细绳仅能承受1N的拉力,桌面水平光滑,为了使细绳不断而又使它们能一起获得最大加速度,则可施加的水平力F

4、的最大值和方向是( ),A向右,作用在m2上, B向右,作用在m2上,F=2.5N C向左,作用在m1上, D向左,作用在m1上,F=2.5N,B,解见下页,解:,若水平力F1的方向向左,由牛顿第二定律,对整体 F1=(m1+m2)a1,对m2 , T=m2a1,若水平力F2的方向向右,由牛顿第二定律,对整体 F2=(m1+m2)a2,对m1 , T=m1a2,F向右,作用在m2上,F=2.5N,3、一人在井下站在吊台上,用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.

5、2m/s2,求这时人对吊台的压力。(g=9.8m/s2),解:选人和吊台组成的系统为研究对象,受力如右图所示,F为绳的拉力,由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a 则拉力大小为:,再选人为研究对象,受力情况如右图所示,其中N是吊台对人的支持力.由牛顿第二定律得:F+N-Mg=Ma,故N=M(a+g)-F=200N.,由牛顿第三定律知,人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等,方向相反,因此人对吊台的压力大小为200N,方向竖直向下。,4. 底座A上有一根直立长杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的环B, 它与杆有摩擦,设摩擦力的大小恒定。当环从底座向上飞起时,底座保持静止,环的加速度

6、大小为a,求环在升起过程中,底座对水平面的压力分别是多大?,解:环向上做匀减速运动,底座连同直杆静止,环:,底座:,牛三定律,底座对水平地面的压力,如图所示,底座A上装有0.5m的直立杆,总质量为0.2Kg,杆上套有质量为0.05Kg的小环B,它与杆间的摩擦一定,当环从底座上以4m/s的速度飞起时,刚好能到达杆的顶端,求: (1)升起的过程中,底座对水平面的压力多大? (2)环从杆顶回落到底座需要多少时间?(g取10m/s2),5. 如图,两个叠放在一起的滑块,置于固定的、倾角为的斜面上,滑块A、B的质量分别为M、m,A与斜面间动摩擦因数为1,B与A之间动摩擦因数为2,已知两滑块是从静止开始以

7、相同的加速度从斜面滑下,则滑块B受到的摩擦力多大?方向如何?,解:根据牛顿第二定律求出AB整体的加速度,联立式解出滑块B受到的摩擦力大小,摩擦力的方向平行于斜面向上,设滑块受到的摩擦力的方向平行于斜面向上,在弹力和摩擦力的方向不明确时,可用假设法去分析,6如图所示,倾角为的斜面上放两物体m1和m2,用与斜面平行的力F推m1,使两物体加速上滑,如果斜面光滑,两物体之间的作用力为多大?如果斜面不光滑,两物体之间的作用力为多大?,解: 对整体和m2分别根据牛顿第二定律,联立式解出两物体之间的作用力,解:对整体和m2分别根据牛顿第二定律,联立式解出两物体之间的作用力,7. 物体M、N紧靠着置于摩擦因数

8、为的斜面上,斜面的 倾角,现施一水平力F作用于M,M、N共同加速沿斜面向上运动,求它们之间的作用力大小。,解:对整体,根据牛顿第二定律,对物体m,根据牛顿第二定律,联立式解出两物体之间的作用力,8. 如图所示,倾角为的斜面固定不动,斜面上叠放着质量分别为M和m的A、B两个物体,已知A物体与斜面之间的动摩擦因数为(tg)。今用与斜面平行向下的恒力F推物体A,使两个物体一起沿斜面向下做匀加速运动,且它们之间无相对滑动,则A、B之间的摩擦力多大?,解:对整体,根据牛顿第二定律,联立式解出滑块B受到的摩擦力大小,摩擦力的方向平行于斜面向上,设物体B受到的摩擦力的方向平行于斜面向上,系统所受的合外力等于

9、系统内各物体的质量与加速度乘积的矢量和。即:,F = m1a1 + m2a2 + m3a3 + ,其分量表达式为,Fx=m1a1x+ m2a2x+ m3a3x+,Fy=m1a1y+ m2a2y+ m3a3y+,(2)当各部分加速度不同时,一般采用系统法,把牛顿第二定律进行扩展,应用于多个物体。,底座A上有一根直立长杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的环B, 它与杆有摩擦,设摩擦力的大小恒定。当环从底座向上飞起时,底座保持静止,环的加速度大小为a,求环在升起过程中,底座对水平面的压力是多大?,9. 如图所示,在倾角为的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一个小孩,已知木板的质量是小

10、孩质量的2倍,当绳子突然断开时,小孩立即沿着木板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变,则此时木板沿斜面下滑的加速度为多大?,解:人处于平衡状态,木板匀加速下滑,联立式解出木板沿斜面下滑的加速度,如图所示,质量为M的木板放在倾角为的光滑斜面上,质量为m的人在木板上跑,假如脚与板接触处不打滑。 (1)要保持木板相对斜面静止,人应以多大的加速度朝什么方向跑动? (2)要保持人相对于斜面的位置不变,人在原地跑而使木板以多大的加速度朝什么方向运动?,10. 如图,质量为M,倾角为的斜面体置于粗糙的水平面上,一质量为m的木块正沿光滑斜面减速上滑,且上滑过程中斜面体保持静止,则木块上滑的过程中,地面对斜面体的

11、支持力多大?斜面受到地面的摩擦力多大?,解:对m进行受力分析,对M进行受力分析,联立式解出地面对斜面体的支持力,解出地面对斜面体的摩擦力,11一质量为M=10kg的木楔ABC 静止在粗糙水平地面上,它与地面的动摩擦因数=0.02。在木楔的倾角=300的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑,如图所示,当滑行的距离s=1.4m时,其速度v=1.4m/s。在这个过程中,木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向。(g=10m/s2),解:物块沿斜面向下做初速度为零的匀加速运动,联立解出斜面对物块的摩擦力,木楔处于平衡状态,设地面对木楔的静摩擦力f2水平向右,根据牛顿第三定律,联

12、立式地面对木楔的摩擦力,负号表示地面对木楔的摩擦力的方向水平向左,5图所示,质量为M的小车放在光滑的水平地面上,右面靠墙,小车的上表面是一个光滑的斜面,斜面的倾角为 ,设当地重力加速度为g。那么,当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时,小车对右侧墙壁的压力大小是 ( ),A B C D,A,解:,画出m的受力图如图示,a=gsin,N1=mgcos,画出M的受力图如图示,由平衡条件得,N2= N1 sin = mg sin cos,由牛顿第三定律,小车对右侧墙壁的压力大小是,N2= mg sin cos,如图7所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘,电磁铁A和秤盘C(包括支架)的总质量为M,B为

13、铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳中拉力F的大小为( ) A F=mg B Mg(M+m)g,D,2008年高考理综四川延考区卷24,24(18分)水平面上有带圆弧形凸起的长方形木块A,木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连,B与凸起之间的绳是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物体B上,恰使物体A、B、C保持相对静止,如图,已知物体A、B、C的质量均为m,重力加速度为g,不计所有的摩擦,则拉力F应为多大?,解:,设绳中张力为T,A、B、C共同的加速度为a,与C相连部分的绳与竖直线夹角为,由牛顿运动定律,对A、B、C组成的整体有 :,对B有,对C有,联立式解得,联立式解得,联立式解得,联立式解得,11,12,610,13,15,11,12,610,13,15,11,12,610,13,15,

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