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高一物理第四章 专题强化 动力学连接体问题和临界问题-------教师版

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专题强化动力学连接体问题和临界问题--教师版

[学科素养与目标要求]

科学思维:1.会用整体法和隔离法分析动力学的连接体问题.2.掌握动力学临界问题的分析方法,会分析几种典型临界问题的临界条件.

一、动力学的连接体问题

1.连接体:两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体.如几个物体叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆等连在一起,在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法.

2.整体法:把整个连接体系统看做一个研究对象,分析整体所受的外力,运用牛顿第二定律列方程求解.其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力.

3.隔离法:把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象,进行受力分析,列方程求解.其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力,容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形.

4.整体法与隔离法的选用

求解各部分加速度都相同的连接体问题时,要优先考虑整体法;如果还需要求物体之间的作用力,再用隔离法.求解连接体问题时,随着研究对象的转移,往往两种方法交替运用.一般的思路是先用其中一种方法求加速度,再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力.无论运用整体法还是隔离法,解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析.

例1如图1所示,物体A、B用不可伸长的轻绳连接,在竖直向上的恒力F作用下一起向上做匀加速运动,已知m A=10 kg,m B=20 kg,F=600 N,求此时轻绳对物体B的拉力大小(g取10 m/s2).

图1

答案400 N

解析对A、B整体受力分析和单独对B受力分析,分别如图甲、乙所示:

对A、B整体,根据牛顿第二定律有:

F-(m A+m B)g=(m A+m B)a

物体B受轻绳的拉力和重力,根据牛顿第二定律,有:

F T-m B g=m B a,

联立解得:F T=400 N.

针对训练1(多选)如图2所示,质量分别为m A、m B的A、B两物块用轻绳连接放在倾角为θ的固定斜面上,用平行于斜面向上的恒力F拉A,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μ,为了增大轻绳上的张力,可行的办法是()

图2

A.减小A物块的质量

B.增大B物块的质量

C.增大倾角θ

D.增大动摩擦因数μ

答案AB

解析当用沿斜面向上的恒力拉A,两物块沿斜面向上匀加速运动时,对整体运用牛顿第二定律,

有F-(m A+m B)g sin θ-μ(m A+m B)g cos θ=(m A+m B)a,

得a=F

m A+m B

-g sin θ-μg cos θ.

隔离B研究,根据牛顿第二定律有F T-m B g sin θ-μm B g cos θ=m B a,

则F T=m B g sin θ+μm B g cos θ+m B a=m B F

m A+m B

要增大F T,可减小A物块的质量或增大B物块的质量,故A、B正确.

连接体的动力分配原理:两个物体(系统的两部分)在外力(总动力)的作用下以共同的加速度运动时,单个物体分得的动力与自身的质量成正比,与系统的总质量成反比.相关性:两物体间的内力与接触面是否光滑无关,与物体所在接触面倾角无关.

例2如图3所示,固定在水平面上的斜面的倾角θ=37°,木块A的MN面上钉着一颗小钉子,质量m=1.5 kg的光滑小球B通过一细线与小钉子相连接,细线与斜面垂直.木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.现将木块由静止释放,木块与小球将一起沿斜面下滑.求在木块下滑的过程中:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2)

图3

(1)木块与小球的共同加速度的大小;

(2)小球对木块MN面的压力的大小和方向.

答案(1)2.0 m/s2(2)6.0 N沿斜面向下

解析(1)由于木块与斜面间有摩擦力作用,所以小球B与木块间有压力作用,并且以共同的加速度a沿斜面下滑,将小球和木块看成一个整体,设木块的质量为M,

根据牛顿第二定律有:

(M+m)g sin θ-μ(M+m)g cos θ=(M+m)a

代入数据得:a=2.0 m/s2

(2)选小球为研究对象,设MN面对小球的作用力为F N,

根据牛顿第二定律有:mg sin θ-F N=ma,

代入数据得:F N=6.0 N

根据牛顿第三定律,小球对木块MN面的压力大小为6.0 N,方向沿斜面向下.

二、动力学的临界问题

1.临界问题:某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态.

2.关键词语:在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语,一般都暗示了临界状态的出现,隐含了相应的临界条件.

3.临界问题的常见类型及临界条件:

(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触(或脱离)的临界条件是弹力为零.

(2)相对静止或相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大静摩擦力.

(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限的,绳子断与不断的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临界条件是绳上的张力为零.

(4)加速度最大与速度最大的临界条件:当所受合力最大时,具有最大加速度;当所受合力最小时,具有最小加速度.当出现加速度为零时,物体处于临界状态,对应的速度达到最大值或最小值.

4.解答临界问题的三种方法

(1)极限法:把问题推向极端,分析在极端情况下可能出现的状态,从而找出临界条件.

(2)假设法:有些物理过程没有出现明显的临界线索,一般用假设法,即假设出现某种临界状态,分析物体的受力情况与题设是否相同,然后再根据实际情况处理.

(3)数学法:将物理方程转化为数学表达式,如二次函数、不等式、三角函数等,然后根据数学中求极值的方法,求出临界条件.

例3 一个质量为m 的小球B ,用两根等长的细绳1、2分别固定在车厢的A 、C 两点,如图4所示,已知两绳拉直时,两绳与车厢前壁的夹角均为45°.重力加速度为g ,试求:

图4

(1)当车以加速度a 1=12g 向左做匀加速直线运动时,1、2两绳的拉力的大小; (2)当车以加速度a 2=2g 向左做匀加速直线运动时,1、2两绳的拉力的大小.

答案 (1)52mg 0 (2)322mg 22

mg 解析 设当细绳2刚好拉直而无张力时,车的加速度向左,大小为a 0,由牛顿第二定律得,F 1cos 45°=mg ,F 1sin 45°=ma 0,可得:a 0=g .

(1)因a 1=12

g

mg . (2)因a 2=2g >a 0,故细绳1、2均张紧,设拉力分别为F 12、F 22,由牛顿第二定律得?????

F 12cos 45°=F 22cos 45°+mg F 12sin 45°+F 22sin 45°=ma 2 解得F 12=322mg ,F 22=22

mg . 例4 如图5所示,细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A 的顶端P 处,细线的另一端拴一质量为m 的小球(重力加速度为g ).

图5

(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时,线对小球的拉力刚好等于零?

(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时,小球对滑块的压力等于零?

(3)当滑块以a ′=2g 的加速度向左运动时,线上的拉力为多大?

答案 (1)g (2)g (3)5mg

解析 (1)当F T =0时,小球受重力mg 和斜面支持力F N 作用,如图甲,则

F N cos 45°=mg ,F N sin 45°=ma

解得a =g .故当向右运动的加速度为g 时线上的拉力为0.

(2)假设滑块具有向左的加速度a 1时,小球受重力mg 、线的拉力F T1和斜面的支持力F N1作用,如图乙所示.由牛顿第二定律得

水平方向:F T1cos 45°-F N1sin 45°=ma 1,

竖直方向:F T1sin 45°+F N1cos 45°-mg =0.

由上述两式解得F N1=2m (g -a 1)2,F T1=2m (g +a 1)2

. 由此可以看出,当加速度a 1增大时,球所受的支持力F N1减小,线的拉力F T1增大. 当a 1=g 时,F N1=0,此时小球虽与斜面接触但无压力,处于临界状态,这时绳的拉力为F T1=2mg .所以滑块至少以a 1=g 的加速度向左运动时小球对滑块的压力等于零.

(3)当滑块加速度大于g 时,小球将“飘”离斜面而只受线的拉力和球的重力的作用,如图丙所示,此时细线与水平方向间的夹角α<45°.由牛顿第二定律得F T ′cos α=ma ′,F T ′sin α=mg ,解得F T ′=m a ′2+g 2=5mg .

1.(连接体问题)如图6所示,质量为2m 的物块A 与水平地面间的动摩擦因数为μ,质量为m 的物块B 与地面的摩擦不计,在大小为F 的水平推力作用下,A 、B 一起向右做加速运动,则A 和B 之间的作用力大小为( )

图6

A.μmg 3

B.2μmg 3

C.2F -4μmg 3

D.F -2μmg 3

答案 D

解析 以A 、B 组成的整体为研究对象,由牛顿第二定律得,F -μ·2mg =(2m +m )a ,整体的

加速度大小为a =F -2μmg 3m

;以B 为研究对象,由牛顿第二定律得A 对B 的作用力大小为F AB =ma =F -2μmg 3,即A 、B 间的作用力大小为F -2μmg 3

,选项D 正确. 2.(连接体问题)(多选)(2019·六安一中高二第一学期期末)如图7所示,用力F 拉着三个物体在光滑的水平面上一起运动,现在中间物体上加上一个小物体,在原拉力F 不变的条件下四个物体仍一起运动,那么连接物体的绳子上的张力F T a 、F T b 和未放小物体前相比( )

图7

A .F T a 增大

B .F T a 减小

C .F T b 增大

D .F T b 减小

答案 AD

解析 原拉力F 不变,放上小物体后,物体的总质量变大了,由F =ma 可知,整体的加速度a 减小,以最右边物体为研究对象,受力分析知,F -F T a =ma ,因为a 减小了,所以F T a 变大了;再以最左边物体为研究对象,受力分析知,F T b =ma ,因为a 减小了,所以F T b 变小了.故选项A 、D 正确.

3.(临界问题)如图8所示,物体A 叠放在物体B 上,B 置于足够大的光滑水平面上,A 、B 质量分别为m A =6 kg 、m B =2 kg.A 、B 之间的动摩擦因数μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取10 m/s 2.若作用在A 上的外力F 由0增大到45 N ,则此过程中( )

图8

A .在拉力F =12 N 之前,物体一直保持静止状态

B .两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N 时,开始发生相对运动

C .两物体从受力开始就有相对运动

D .两物体始终不发生相对运动

答案 D

解析 先分析两物体的运动情况,B 运动是因为受到A 对它的静摩擦力,但静摩擦力存在最大值,所以B 的加速度存在最大值,可以求出此加速度下F 的大小;如果F 再增大,则两物体间会发生相对滑动,所以这里存在一个临界点,就是A 、B 间静摩擦力达到最大值时F 的大小.以A 为研究对象进行受力分析,A 受水平向右的拉力、水平向左的静摩擦力,则有F -F f =m A a ;再以B 为研究对象,B 受水平向右的静摩擦力,F f =m B a ,当F f 为最大静摩擦力

时,解得a =F f m B =μm A g m B =122

m /s 2=6 m/s 2,此时F =48 N ,由此可知此过程中A 、B 间的摩

擦力达不到最大静摩擦力,A 、B 间不会发生相对运动,故选项D 正确.

一、选择题

1.物块A 、B (A 、B 用水平轻绳相连)放在光滑的水平地面上,其质量之比m A ∶m B =2∶1.现用大小为3 N 的水平拉力作用在物块A 上,如图1所示,则A 对B 的拉力等于( )

图1

A .1 N

B .1.5 N

C .2 N

D .3 N

答案 A

解析 设物块B 的质量为m ,A 对B 的拉力为F ,对A 、B 整体,根据牛顿第二定律有a = 3 N m +2m

,对B 有F =ma ,所以F =1 N.

2.如图2所示,弹簧测力计外壳质量为m 0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩吊着一质量为m 的重物.现用一竖直向上的外力F 拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速直线运动,则弹簧测力计的读数为( )

图2

A .mg

B .F C.m m +m 0

F D.m 0m +m 0

F 答案 C

解析 将弹簧测力计及重物视为一个整体,设它们共同向上的加速度为a .由牛顿第二定律得 F -(m 0+m )g =(m 0+m )a ①

弹簧测力计的示数等于它对重物的拉力,设此力为F T .

则对重物由牛顿第二定律得F T -mg =ma ②

联立①②解得F T =m m +m 0

F ,C 正确. 3.(多选)如图3所示,水平地面上有三个靠在一起的物块P 、Q 和R ,质量分别为m 、2m 和3m ,物块与地面间的动摩擦因数都为μ.用大小为F 的水平外力推动物块P ,若记R 、Q 之间相互作用力与Q 、P 之间相互作用力大小之比为k .下列判断正确的是( )

图3

A .若μ≠0,则k

=56 B .若μ≠0,则k =

35 C .若μ=0,则k =12

D .若μ=0,则k =35

答案 BD 解析 三个物块靠在一起,将以相同加速度向右运动,根据牛顿第二定律有F -μ(m +2m +

3m )g =(m +2m +3m )a ,解得加速度a =F -6μmg 6m

.隔离R 进行受力分析,根据牛顿第二定律有F 1-3μmg =3ma ,解得R 和Q 之间相互作用力大小F 1=3ma +3μmg =12

F ;隔离P 进行受力分析,根据牛顿第二定律有F -F 2-μmg =ma ,可得Q 与P 之间相互作用力大小F 2=F -μmg

-ma =56F .所以k =F 1F 2=12F 56

F =35,由于推导过程与μ是否为0无关,故选项B 、D 正确. 4.如图4所示,在光滑的水平桌面上有一物体A ,通过绳子与物体B 相连,假设绳子的质量以及绳子与轻质定滑轮之间的摩擦都可以忽略不计,绳子不可伸长且与A 相连的绳水平.如果m B =3m A ,则绳子对物体A 的拉力大小为( )

图4

A .m

B g

B.34m A g C .3m A g

D.34m B g 答案 B

解析 对A 、B 整体进行受力分析,根据牛顿第二定律可得m B g =(m A +m B )a ,对物体A ,设

绳的拉力为F ,由牛顿第二定律得,F =m A a ,解得F =34

m A g ,B 正确. 5.如图5所示,光滑水平面上放置质量分别为m 、2m 的A 、B 两个物体,A 、B 间的最大静摩擦力为μmg ,现用水平拉力F 拉B ,使A 、B 以同一加速度运动,则拉力F 的最大值为( )

图5

A .μmg

B .2μmg

C .3μmg

D .4μmg

答案 C

解析 当A 、B 之间恰好不发生相对滑动时力F 最大,此时,A 物体所受的合力为μmg ,由

牛顿第二定律知a A =μmg m

=μg ,对于A 、B 整体,加速度a =a A =μg .由牛顿第二定律得F =3ma =3μmg .

6.如图6所示,质量为M 、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一质量为m 的小铁球,现用一水平向右的推力F 推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角.重力加速度为g ,则下列说法正确的是( )

图6

A .小铁球受到的合外力方向水平向左

B .F =(M +m )g tan α

C .系统的加速度为a =g sin α

D .F =mg tan α

答案 B

解析 隔离小铁球受力分析得F 合=mg tan α=ma 且合外力方向水平向右,故小铁球加速度为g tan α,因为小铁球与凹槽相对静止,故系统的加速度也为g tan α,A 、C 错误.对整体受力分析得F =(M +m )a =(M +m )g tan α,故B 正确,D 错误.

7.(多选)如图7所示,已知物块A 、B 的质量分别为m 1=4 kg 、m 2=1 kg ,A 、B 间的动摩擦因数为μ1=0.5,A 与地面之间的动摩擦因数为μ2=0.5,设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g 取10 m/s 2,在水平力F 的推动下,要使A 、B 一起运动且B 不下滑,则力F 的大小可能是( )

图7

A .50 N

B .100 N

C .125 N

D .150 N

答案 CD

解析 若B 不下滑,对B 有μ1F N ≥m 2g ,由牛顿第二定律F N =m 2a ;对整体有F -μ2(m 1+m 2)g

=(m 1+m 2)a ,得F ≥(m 1+m 2)????1μ1+μ2g =125 N ,选项C 、D 正确. 8.(多选)在小车车厢的顶部用轻质细线悬挂一质量为m 的小球,在车厢底板上放着一个质量为M 的木块.当小车沿水平地面向左匀减速运动时,木块和车厢保持相对静止,悬挂小球的细线与竖直方向的夹角是30°,如图8所示.已知当地的重力加速度为g ,木块与车厢底板间

的动摩擦因数为0.75,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法正确的是( )

图8

A .此时小球的加速度大小为12g

B .此时小车的加速度方向水平向左

C .此时木块受到的摩擦力大小为33

Mg ,方向水平向右 D .若增大小车的加速度,当木块相对车厢底板即将滑动时,小球对细线的拉力大小为54

mg 答案 CD

解析 小车沿水平地面向左匀减速运动,加速度方向水平向右,选项B 错误.因为小球和木块都相对车厢静止,则小球和木块的加速度与小车的加速度大小相等,设加速度大小为a ,对小球进行受力分析,如图所示.根据牛顿第二定律可得F 合=ma =mg tan 30°,a =g tan 30°=33g ,选项A 错误.此时木块受到的摩擦力大小F f =Ma =33

Mg ,方向水平向右,选项C 正确.木块与车厢底板间的动摩擦因数为0.75,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当木块相对车厢底板即将滑动时,木块的加速度大小为a 1=μg =0.75g ,此时细线对小球的拉力大小F 1

=(mg )2+(ma 1)2=54mg ,则小球对细线的拉力大小为54

mg ,选项D 正确.

9.(2019·双十中学高一月考)如图9所示,两个质量均为m 的物体A 和B ,由轻绳和轻弹簧连接绕过不计摩擦的轻质定滑轮,系统静止,将另一质量也是m 的物体C 轻放在A 上,在刚放上C 的瞬间( )

图9

A .A 的加速度大小是12

g B .A 和B 的加速度都是0

C .C 对A 的压力大小为mg

D .C 对A 的压力大小为13

mg 答案 A

解析 在C 刚放在A 上的瞬间,轻弹簧的形变量保持不变,弹力不变,轻绳对A 的拉力也不变.对B 受力分析可知弹簧的弹力等于B 的重力,B 的加速度为零;对A 、C 整体,设加速

度大小为a ,由牛顿第二定律可得:2mg -F T =2ma ,其中F T =mg ,可得a =g 2

,A 正确,B 错误.设C 对A 的压力大小为F N ,隔离A 分析,由牛顿第二定律可得:F N +mg -F T =ma ,

可得F N =mg 2

,C 、D 错误. 10.如图10所示,弹簧的一端固定在天花板上,另一端连一质量m =2 kg 的秤盘,盘内放一个质量M =1 kg 的物体,秤盘在竖直向下的拉力F 作用下保持静止,F =30 N ,在突然撤去外力F 的瞬间,物体对秤盘压力的大小为(g =10 m/s 2)( )

图10

A .10 N

B .15 N

C .20 N

D .40 N

答案 C

解析 在突然撤去外力F 的瞬间,物体和秤盘所受向上的合外力为30 N ,由牛顿第二定律可知,向上的加速度为10 m/s 2.根据题意,秤盘在竖直向下的拉力F 作用下保持静止,故弹簧对秤盘向上的拉力为60 N .突然撤去外力F 的瞬间,对秤盘,由牛顿第二定律得60 N -mg -F N =ma ,解得物体对秤盘压力的大小F N =20 N ,选项C 正确.

二、非选择题

11.如图11所示,质量为4 kg 的光滑小球用细线拴着吊在行驶的汽车后壁上,线与竖直方向夹角为37°.已知g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:

图11

(1)当汽车以加速度a =2 m/s 2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小.

(2)当汽车以加速度a =10 m/s 2向右匀减速行驶时,细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小.

答案 (1)50 N 22 N (2)40 2 N 0

解析 (1)当汽车以加速度a =2 m/s 2向右匀减速行驶时,对小球受力分析如图甲. 由牛顿第二定律得:

F T1cos θ=mg ,F T1sin θ-F N =ma

解得:F T1=50 N ,F N =22 N

由牛顿第三定律知,小球对车后壁的压力大小为22 N.

(2)当汽车向右匀减速行驶时,设小球所受车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a 0,受力分析如图乙所示.

由牛顿第二定律得:

F T2sin θ=ma 0,F T2cos θ=mg

代入数据得:a 0=g tan θ=10×34

m /s 2=7.5 m/s 2 因为a =10 m/s 2>a 0

所以小球会离开车后壁,F N ′=0

F T2′=(mg )2+(ma )2=40 2 N.

12.如图12所示,可视为质点的两物块A 、B ,质量分别为m 、2m ,A 放在一倾角为30°并固定在水平面上的光滑斜面上,一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮,两端分别与A 、B 相连接.托住B 使两物块处于静止状态,此时B 距地面高度为h ,轻绳刚好拉紧,A 和滑轮间的轻绳与斜面平行.现将B 从静止释放,斜面足够长,B 落地后静止,重力加速度为g .求:

图12

(1)B 落地前绳上的张力的大小F T ;

(2)整个过程中A 沿斜面向上运动的最大距离L .

答案 (1)mg (2)2h

解析 (1)设B 落地前两物块加速度大小为a ,对于A ,取沿斜面向上为正;对于B 取竖直向下为正,由牛顿第二定

律得F T -mg sin 30°=ma,2mg -F T =2ma ,解得F T =mg .

(2)由(1)得a =g 2

.设B 落地前瞬间A 的速度为v ,B 自下落开始至落地前瞬间的过程中,A 沿斜面运动距离为h ,由运动学公式得v 2=2ah ;设B 落地后A 沿斜面向上运动的过程中加速度为a ′,则a ′=-g sin 30°;设B 落地后A 沿斜面向上运动的最大距离为s ,由运动学公式得-v 2=2a ′s .由以上各式得s =h ,则整个运动过程中,A 沿斜面向上运动的最大距离L =2h .

13.如图13所示,矩形盒内用两根细线固定一个质量为m =1.0 kg 的均匀小球,a 线与水平方向成53°角,b 线水平.两根细线所能承受的最大拉力都是F m =15 N .(cos 53°=0.6,sin 53°=0.8,g 取10 m/s 2)求:

图13

(1)当该系统沿竖直方向匀加速上升时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值.

(2)当该系统沿水平方向向右匀加速运动时,为保证细线不被拉断,加速度可取的最大值. 答案 (1)2 m /s 2 (2)7.5 m/s 2

解析 (1)竖直向上匀加速运动时小球受力如图所示,当a 线拉力为15 N 时,由牛顿第二定律得:

竖直方向有:F m sin 53°-mg =ma

水平方向有:F m cos 53°=F b

解得F b =9 N ,此时加速度有最大值a =2 m/s 2

(2)水平向右匀加速运动时,由牛顿第二定律得:

竖直方向有:F a sin 53°=mg

水平方向有:F b ′-F a cos 53°=ma ′

解得F a =12.5 N

当F b ′=15 N 时,加速度最大,此时a ′=7.5 m/s 2

高一物理运动学专题复习-参考模板

高一物理运动学专题复习 知识梳理: 一、机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式. 二、参照物 为了研究物体的运动而假定为不动的物体,叫做参照物. 对同一个物体的运动,所选择的参照物不同,对它的运动的描述就会不同,灵活地选取参照物会给问题的分析带来简便;通常以地球为参照物来研究物体的运动. 三、质点 研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代管物体的有质量的做质点.像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型. 四、时刻和时间 时刻:指的是某一瞬时.在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等状态量. 时间:是两时刻间的间隔.在时间轴上用一段长度来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.时间间隔=终止时刻-开始时刻。 五、位移和路程 位移:描述物体位置的变化,是从物体运动的初位置指向末位置的矢量. 路程:物体运动轨迹的长度,是标量.只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程。 六、速度 描述物体运动的方向和快慢的物理量. 1.平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度,即V =S/t ,单位:m / s ,其方向与位移的方向相同.它是对变速运动的粗略描述.公式V =(V 0+V t )/2只对匀变速直线运动适用。 2.瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.瞬时速度的大小叫速率,是标量. 3.速率:瞬时速度的大小即为速率; 4.平均速率:质点运动的路程与时间的比值,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。 七、匀速直线运动 1.定义:在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动. 2.特点:a =0,v=恒量. 3.位移公式:S =vt . 八、加速度 1.加速度的物理意义:反映运动物体速度变化快慢...... 的物理量。 加速度的定义:速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值,即a = t v ??=t v v ?-12。 加速度是矢量。加速度的方向与速度方向并不一定相同。 2.加速度与速度是完全不同的物理量,加速度是速度的变化率。所以,两者之间并不存在“速度大加速度也大、速度为0时加速度也为0”等关系,加速度和速度的方向也没有必然相同的关系,加速直线运

高中物理连接体动力学完美训练版(四大连接体)

高中物理连接体动力学完美训练版(四大连接 体) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

高中物理连接体动力学完美训练版 查看答案方法:在word 中按Ctrl + Shift + 8 四大连接体、内力口诀 接触体 1. (2015·课标卷Ⅱ,20)【多选】在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a 的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P 和 Q 间的拉力大小为F ;当机车在西边拉着车厢以大小为23a 的加速度向西行驶时,P 和Q 间的拉力大小仍为F .不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为( ) A .8 B .10 C.15 D .18 2. 如图所示,质量为M 的圆槽内有质量为m 的光滑小球,在水平恒力F 作用下两者保持相对静止,地面光滑.则( ) A .小球对圆槽的压力为MF M +m B .小球对圆槽的压力为mF M +m C .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置升高 D .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置降低 3. 如图所示,两相互接触的物块放在光滑的水平面上,质量分别为m 1和m 2,且m 1

高中物理运动学经典习题30道 带答案

一.选择题(共28小题) 1.(2014?陆丰市校级学业考试)某一做匀加速直线运动的物体,加速度是2m/s2,下列关于该物体加速度的理解 D 9.(2015?沈阳校级模拟)一物体从H高处自由下落,经时间t落地,则当它下落时,离地的高度为() D 者抓住,直尺下落的距离h,受测者的反应时间为t,则下列结论正确的是()

∝ ∝ 光照射下,可观察到一个下落的水滴,缓缓调节水滴下落的时间间隔到适当情况,可以看到一种奇特的现象,水滴似乎不再下落,而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动,一般要出现这种现象,照明光源应该满足(g=10m/s2)() 地时的速度之比是 15.(2013秋?忻府区校级期末)一观察者发现,每隔一定时间有一滴水自8m高的屋檐落下,而且看到第五滴水 D

17.(2014秋?成都期末)如图所示,将一小球从竖直砖墙的某位置由静止释放.用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3…所示的小球运动过程中每次曝光的位置.已知连续两次曝光的时间间隔均为T,每块砖的厚度均为d.根据图中的信息,下列判断正确的是() 小球下落的加速度为 的速度为 :2 D: 2 D O点向上抛小球又落至原处的时间为T2在小球运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P 23.(2014春?金山区校级期末)一只气球以10m/s的速度匀速上升,某时刻在气球正下方距气球6m处有一小石 2

v0v0D 27.(2013?洪泽县校级模拟)一个从地面竖直上抛的物体,它两次经过同一较低a点的时间间隔为T a,两次经 g(T a2﹣T b2)g(T a2﹣T b2)g(T a2﹣T b2)D g(T a﹣T b) 28.(2013秋?平江县校级月考)在以速度V上升的电梯内竖直向上抛出一球,电梯内观者看见小球经t秒后到 h=

力学中的连接体问题

力学中的连接体问题 1.如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角. 求: (1)车厢的加速度a; (2)绳的拉力T; (3)物体2受到的支持力F N; (4)物体2受到的摩擦力F f. 2.如图所示,在光滑水平面上,有两个相互接触的物体,若M>m,第一次用水平力F由左向右推M,两物体间的作用力为N1,第二次用同样大小的水平力F由右向左推m, 两物体间的作用力为N2,则() A.N1>N2 B.N1=N2 C.N1<N2 D.无法确定 3.如图所示,用相同材料做成的质量分别为m1、m2的两个物体中间用一轻弹簧连接.在下列四种情况下,相同的拉力F均作用在m1上,使m1、m2作加速运动:①拉力水平,m1、m2在光滑的水平面上加速运动;②拉力水平,m1、m2在粗糙的水平面上加速运动;③拉力平行于倾角为θ的斜面,m1、m2沿光滑的斜面向上加速运动;④拉力平行于倾角为θ的斜面,m1、m2沿粗糙的斜面向上加速运动.以△l1、△l2、△l3、△l4依次表示弹簧在四种情况下的伸长量,则有() A.△l2>△l1 B.△l4>△l3 C.△l1>△l3 D.△l2=△l4 4.粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连.木块间的动摩擦因数均为μ,木块与水平面间的动摩擦因数相同,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块一起匀速前进.则需要满足的条件是( ) μ A.木块与水平面间的动摩擦因数最大为 3 2μ B.木块与水平面间的动摩擦因数最大为 3 C.水平拉力F最大为2μmg D.水平拉力F最大为6μmg

《动力学中的连接体模型》进阶练习(一)

《动力学中的连接体模型》进阶练习(一) 一、单选题 1.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四 个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳 相连,木块间的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m的最大拉力为() A. B. C. D.3μmg 2.物体A放在物体B上,物体B放在光滑的水平面上,已知m A=6kg, m B=2kg,A、B间动摩擦因数μ=0.2,如图所示,现用一水平向右的 拉力F作用于物体A上,则下列说法中正确的是(g=10m/s2)() A.当拉力F<12N时,A静止不动 B.当拉力F=16N时,A对B的摩擦力等于4N C.当拉力F>16N时,A一定相对B滑动 D.无论拉力F多大,A相对B始终静止 3.如图所示,三个质量不等的木块M、N、Q间用两根水平 细线a、b相连,放在光滑水平面上.用水平向右的恒力 F向右拉Q,使它们共同向右运动.这时细线a、b上的拉力大小分别为T a、T b.若在第2个木块N上再放一个小木块P,仍用水平向右的恒力F拉Q,使四个木块共同向右运动(P、N间无相对滑动),这时细线a、b上的拉力大小分别为T a′、T b′.下列说法中正确的是() A.T a<T a′,T b>T b′ B.T a>T a′,T b<T b′ C.T a<T a′,T b<T b′ D.T a>T a′,T b>T b′ 二、多选题 4.如图所示,顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上, A、B两物体通过细绳相连,并处于静止状态(不计绳的 质量和绳与滑轮间的摩擦).现用水平向右的力F作用于 物体B上,将物体B缓慢拉高一定的距离,此过程中斜面体与物体A仍然保持静止.在此过程中() A.水平力F一定变大 B.斜面体所受地面的支持力一定变大

高一物理运动学专题复习精编版

高一物理运动学专题复 习精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】

高 一物理运动学专题复习 知识梳理: 一、机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式. 二、参照物 为了研究物体的运动而假定为不动的物体,叫做参照物. 对同一个物体的运动,所选择的参照物不同,对它的运动的描述就会不同,灵活地选取参照物会给问题的分析带来简便;通常以地球为参照物来研究物体的运动. 三、质点 研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代管物体的有质量的做质点.像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型. 四、时刻和时间 时刻:指的是某一瞬时.在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等状态量. 时间:是两时刻间的间隔.在时间轴上用一段长度来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.时间间隔=终止时刻-开始时刻。 五、位移和路程 位移:描述物体位置的变化,是从物体运动的初位置指向末位置的矢量. 路程:物体运动轨迹的长度,是标量.只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程。 六、速度 描述物体运动的方向和快慢的物理量. 1.平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度,即 V =S/t ,单位:m /s ,其方向与位移的方向相同.它是对变速运动的粗略描述.公式V =(V 0+V t )/2只对匀变速直线运 动适用。 2.瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.瞬时速度的大小叫速率,是标量. 3.速率:瞬时速度的大小即为速率; 4.平均速率:质点运动的路程与时间的比值,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。 七、匀速直线运动 1.定义:在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动. 2.特点:a =0,v=恒量. 3.位移公式:S =vt . 八、加速度 1.加速度的物理意义:反映运动物体速度变化快慢...... 的物理量。 加速度的定义:速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值,即a=t v ??=t v v ?-1 2。 加速度是矢量。加速度的方向与速度方向并不一定相同。 2.加速度与速度是完全不同的物理量,加速度是速度的变化率。所以,两者之间并不存在“速度大加速度也大、速度为0时加速度也为0”等关系,加速度和速度的方向也没有必然相同的关系,加速直线运动的物体,加速度方向与速度方向相同;减速直线运动的物体,加速度方向与速度方向相反。 *速度、速度变化、加速度的关系:

高一物理第四章专题强化动力学连接体问题和临界问题-------教师版

专题强化动力学连接体问题和临界问题--教师版 [学科素养与目标要求 ] 科学思维: 1.会用整体法和隔离法分析动力学的连接体问题.2.掌握动力学临界问题的分析方 法,会分析几种典型临界问题的临界条件. 一、动力学的连接体问题 1.连接体:两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体.如几个物体叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆等连在一起,在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法. 2.整体法:把整个连接体系统看做一个研究对象,分析整体所受的外力,运用牛顿第二定律列方程求解.其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力. 3.隔离法:把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象,进行受力分析,列方程求解.其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力,容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形. 4.整体法与隔离法的选用求解各部分加速度都相同的连接体问题时,要优先考虑整体法;如果还需要求物体之间的作用力,再用隔离法.求解连接体问题时,随着研究对象的转移,往往两种方法交替运用.一般的思路是先用其中一种方法求加速度,再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力.无论运用整体法还是隔离法,解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析. 例 1 如图 1所示,物体 A、B用不可伸长的轻绳连接,在竖直向上的恒力 F 作用下一 起向 上做匀加速运动,已知 m A=10 kg,m B=20 kg,F=600 N ,求此时轻绳对物体 B的拉力大小(g 取 10 m/s2).

图1 答案 400 N 解析对 A、B 整体受力分析和单独对 B 受力分析,分别如图甲、乙所示:

高中物理《运动学》练习题

高中物理《运动学》练习题 一、选择题 1.下列说法中正确的是() A .匀速运动就是匀速直线运动 B .对于匀速直线运动来说,路程就是位移 C .物体的位移越大,平均速度一定越大 D .物体在某段时间内的平均速度越大,在其间任一时刻的瞬时速度也一定越大 2.关于速度的说法正确的是() A .速度与位移成正比 B .平均速率等于平均速度的大小 C .匀速直线运动任何一段时间内的平均速度等于任一点的瞬时速度 D .瞬时速度就是运动物体在一段较短时间内的平均速度 3.物体沿一条直线运动,下列说法正确的是() A .物体在某时刻的速度为3m/s ,则物体在1s 内一定走3m B .物体在某1s 内的平均速度是3m/s ,则物体在这1s 内的位移一定是3m C .物体在某段时间内的平均速度是3m/s ,则物体在1s 内的位移一定是3m D .物体在发生某段位移过程中的平均速度是3m/s ,则物体在这段位移的一半时的速度一定是3m/s 4.关于平均速度的下列说法中,物理含义正确的是() A .汽车在出发后10s 内的平均速度是5m/s B .汽车在某段时间内的平均速度是5m/s ,表示汽车在这段时间的每1s 内的位移都是5m C .汽车经过两路标之间的平均速度是5m/s D .汽车在某段时间内的平均速度都等于它的初速度与末速度之和的一半 5.火车以76km/h 的速度经过某一段路,子弹以600m /s 的速度从枪口射出,则() A .76km/h 是平均速度 B .76km/h 是瞬时速度 C .600m/s 是瞬时速度 D .600m/s 是平均速度 6.某人沿直线做单方向运动,由A 到B 的速度为1v ,由B 到C 的速度为2v ,若BC AB =,则这全过程的平均速度是() A .2/)(21v v - B .2/)(21v v + C .)/()(2121v v v v +- D .)/(22121v v v v + 7.如图是A 、B 两物体运动的速度图象,则下列说法正确的是() A .物体A 的运动是以10m/s 的速度匀速运动 B .物体B 的运动是先以5m /s 的速度与A 同方向 C .物体B 在最初3s 内位移是10m D .物体B 在最初3s 内路程是10m 8.有一质点从t =0开始由原点出发,其运动的速度—时间图象如图所示,则() A .1=t s 时,质点离原点的距离最大 B .2=t s 时,质点离原点的距离最大 C .2=t s 时,质点回到原点 D .4=t s 时,质点回到原点 9.如图所示,能正确表示物体做匀速直线运动的图象是() 10.质点做匀加速直线运动,加速度大小为2 m/s 2,在质点做匀加速运动的过程中,下列说法正确的是()

重点高中物理运动学专题

重点高中物理运动学专题

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运动学 第一讲基本知识介绍 一.基本概念 1.质点 2.参照物 3.参照系——固连于参照物上的坐标系(解题时要记住所选的是参照系,而不仅是一个点) 4.绝对运动,相对运动,牵连运动:v 绝=v 相 +v 牵 二.运动的描述 1.位置:r=r(t) 2.位移:Δr=r(t+Δt)-r(t) 3.速度:v=lim Δt→0 Δr/Δt.在大学教材中表述为:v=d r/dt, 表示r对t 求导数 4.加速度a=a n +a τ。 a n :法向加速度,速度方向的改变率,且a n =v2/ρ,ρ叫 做曲率半径,(这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法)a τ : 切向加速度,速度大小的改变率。a=d v/dt 5.以上是运动学中的基本物理量,也就是位移、位移的一阶导数、位移的二阶导数。可是三阶导数为什么不是呢?因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系。(a对t的导数叫“急动度”。) 6.由于以上三个量均为矢量,所以在运算中用分量表示一般比较 好 三.等加速运动 v(t)=v 0+at r(t)=r +v t+1/2 at2 一道经典的物理问题:二次世界大战中物理学家曾 经研究,当大炮的位置固定,以同一速度v 沿各种角度发射,问:当飞机在哪一区域飞行之外时,不会有危险?(注:结论是这一区域为一抛物线,此抛物线是所有炮弹抛物线的 包络线。此抛物线为在大炮上方h=v2/2g处,以v 平抛物体的轨迹。) 练习题: 一盏灯挂在离地板高l 2,天花板下面l 1 处。灯泡爆裂,所有碎片以同样大小 的速度v 朝各个方向飞去。求碎片落到地板上的半径(认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的,即切向速度不变,法向速度反向;碎片和地板的碰撞是完全非弹性的,即碰后静止。) 四.刚体的平动和定轴转动 1.我们讲过的圆周运动是平动而不是转动 2.角位移φ=φ(t), 角速度ω=dφ/dt , 角加速度ε=dω/dt 3.有限的角位移是标量,而极小的角位移是矢量 4.同一刚体上两点的相对速度和相对加速度 两点的相对距离不变,相对运动轨迹为圆弧, V A =V B +V AB ,在AB连线上

高考物理一轮题复习 第三章 牛顿运动定律 微专题21 动力学中的连接体(叠体)问题

动力学中的连接体(叠体)问题 1.考点及要求:(1)受力分析(Ⅱ);(2)牛顿运动定律(Ⅱ).2.方法与技巧:整体法、隔离法交替运用的原则: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,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”. 1.(物块的叠体问题)如图1所示,在光滑水平面上,一个小物块放在静止的小车上,物块和小车间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2.现用水平恒力F拉动小车,关于物块的加速度a m和小车的加速度a M的大小,下列选项可能正确的是( ) 图1 A.a m=2 m/s2,a M=1 m/s2 B.a m=1 m/s2,a M=2 m/s2 C.a m=2 m/s2,a M=4 m/s2 D.a m=3 m/s2,a M=5 m/s2 2. (绳牵连的连接体问题)如图2所示,质量均为m的小物块A、B,在水平恒力F的作用下沿倾角为37°固定的光滑斜面加速向上运动.A、B之间用与斜面平行的形变可忽略不计的轻绳相连,此时轻绳张力为F T=0.8mg.已知sin 37°=0.6,下列说法错误的是( ) 图2 A.小物块A的加速度大小为0.2g B.F的大小为2mg C.撤掉F的瞬间,小物块A的加速度方向仍不变 D.撤掉F的瞬间,绳子上的拉力为0 3. (绳、杆及弹簧牵连的连接体问题)(多选)如图3所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质

弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间由一轻质细线连接,B、C间由一轻杆相连.倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、细线与轻杆均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( ) 图3 A.A球的加速度沿斜面向上,大小为g sin θ B.C球的受力情况未变,加速度为0 C.B、C两球的加速度均沿斜面向下,大小均为g sin θ D.B、C之间杆的弹力大小为0 4.(多选)如图4所示,物块A、B质量相等,在恒力F作用下,在水平面上做匀加速直线运动,若水平面光滑,物块A的加速度大小为a1,物块A、B间的相互作用力大小为F N1;若水平面粗糙,且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同,物块B的加速度大小为a2,物块A、B间的相互作用力大小为F N2,则以下判断正确的是( ) 图4 A.a1=a2B.a1>a2 C.F N1=F N2D.F N1

高考物理专题:运动学

直线运动规律及追及问题 一 、 例题 例题1.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s ,1s 后速度的大小变为10m/s ,在这1s 内该物体的 ( ) A.位移的大小可能小于4m B.位移的大小可能大于10m C.加速度的大小可能小于4m/s D.加速度的大小可能大于10m/s 析:同向时2201/6/14 10s m s m t v v a t =-=-= 反向时2202/14/1 4 10s m s m t v v a t -=--=-= 式中负号表示方向跟规定正方向相反 答案:A 、D 例题2:两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下木快每次曝光时的位置,如图所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知 ( ) A 在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同 B 在时刻t1两木块速度相同 C 在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同 D 在时刻t 4和时刻t 5之间某瞬间两木块速度相同 解析:首先由图看出:上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下边那个物体很明显地是做匀速直线运动。由于t 2及t 3时刻两物体位置相同,说明这段时间内它们的位移相等,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻显然在t 3、t 4之间 答案:C 例题3 一跳水运动员从离水面10m 高的平台上跃起,举双臂直立身体离开台面,此 时中心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m 达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是多少?(g 取10m/s 2 结果保留两位数字) 解析:根据题意计算时,可以把运动员的全部质量集中在重心的一个质点,且忽略其水平方向的运 动,因此运动员做的是竖直上抛运动,由g v h 22 0=可求出刚离开台面时的速度s m gh v /320==, 由题意知整个过程运动员的位移为-10m (以向上为正方向),由202 1 at t v s +=得: -10=3t -5t 2 解得:t ≈1.7s 思考:把整个过程分为上升阶段和下降阶段来解,可以吗? 例题4.如图所示,有若干相同的小钢球,从斜面上的某一位置每隔0.1s 释放一颗,在连续释放若干颗钢球后对斜面上正在滚动的 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7

连接体问题的解题思路

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m A、m B。当用水平恒力F推物体A时,问:⑴A、B两物体的加速度多大?⑵A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m A满足 F-T= m A a ⑴ 对m B满足 T = m B a ⑵ ⑴+⑵得 F =(m A+m B)a ⑶ 经解得: a = F/(m A+m B)⑷ 将⑷式代入⑵式可得 T= Fm B/(m A+m B) 小结:①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⑶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。 ②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。

动力学的图象问题和连接体问题

重难强化训练(三) 动力学的图象问题和 连接体问题 (45分钟100分) 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.1~6题为单选,7~10题为多选) 1.一物块静止在粗糙的水平桌面上,从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小.能正确描述F与a之间关系的图象是() A B C D C[设物块所受滑动摩擦力为f,在水平拉力F作用下,物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律,F-f=ma,F=ma+f,所以能正确描述F与a之间关系的图象是C.] 2.如图1所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体,跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变,下列说法中正确的是() 【导学号:84082159】 图1 A.车厢的加速度大小为g tan θ B.绳对物体1的拉力为m1g cos θ C.底板对物体2的支持力为(m2-m1)g

D .物体2所受底板的摩擦力为0 A [以物体1为研究对象进行受力分析,如图甲所示, 物体1受到重力m 1g 和拉力T 作用,根据牛顿第二定律得 m 1g tan θ=m 1a ,解得a =g tan θ,则车厢的加速度也为g tan θ, 将T 分解,在竖直方向根据二力平衡得T =m 1g cos θ,故A 正确,B 错误;对物体2 进行受力分析如图乙所示,根据牛顿第二定律得N =m 2g -T =m 2g - m 1g cos θ ,f =m 2a =m 2g tan θ,故C 、D 错误.] 3.质量为2 kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F ,其运动的v -t 图象如图2所示.则物体与水平面间的动摩擦因数μ和水平推力F 的大小分别为(g 取10 m/s 2)( ) 图2 A .0.2 6 N B .0.1 6 N C .0.2 8 N D .0.1 8 N A [本题的易错之处是忽略撤去F 前后摩擦力不变.由v -t 图象可知,物体 在6~10 s 内做匀减速直线运动,加速度大小a 2=|Δv Δt |=|0-84| m/s 2=2 m/s 2.设物 体的质量为m ,所受的摩擦力为f ,根据牛顿第二定律有f =ma 2,又因为f =μmg ,解得μ=0.2.由v -t 图象可知,物体在0~6 s 内做匀加速直线运动,加速度大小 a 1=Δv Δt =8-26 m/s 2=1 m/s 2,根据牛顿第二定律有F -f =ma 1,解得F =6 N ,故只有A 正确.] 4.滑块A 的质量为2 kg ,斜面体B 的质量为10 kg ,斜面倾角θ=30°,已知A 、B 间和B 与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.27,将滑块A 放在斜面B 上

高中物理连接体动力学完美训练版(四大连接体)

高中物理连接体动力学完美训练版 查看答案方法:在word 中按Ctrl + Shift + 8 四大连接体、内力口诀 接触体 1. (2015·课标卷Ⅱ,20)【多选】在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好的车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a 的加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢的挂钩P 和Q 间的拉 力大小为F ;当机车在西边拉着车厢以大小为23 a 的加速度向西行驶时,P 和Q 间的拉力大小仍为F .不计车厢与铁轨间的摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为() A .8 B .10 C.15 D .18 2. 如图所示,质量为M 的圆槽内有质量为m 的光滑小球,在水平恒力F 作用下两者保持相对静止,地面光滑.则() A .小球对圆槽的压力为MF M +m B .小球对圆槽的压力为mF M +m C .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置升高 D .F 变大后,如果小球仍相对圆槽静止,小球在槽内位置降低 3. 如图所示,两相互接触的物块放在光滑的水平面上,质量分别为m 1和m 2,且m 1

高一物理运动学经典题型归纳分析

巧解运动学问题的方法练习 题1:中国北方航空公司某架客机安全准时降落在规定跑道上,假设该客机停止运动之前在跑道上一直做匀速直线运动,客机在跑道上滑行距离为s ,从降落到停下所需时间为t ,由此可知客机降落时的速度为() A .s/t B .2s/t C .s/2t D.条件不足,无法确定 题2:设飞机着陆后做匀减速直线运动,初速度为60m /s 2,加速度大小为6.0m/s 2 ,球飞机着陆后12s 内的位移大小。 题4:已知0、a 、b 、c 为同一直线上的四点,ab 间的距离L1,bc 间的距离为L2,一物体自0点由静止出发,沿此直线做匀速加速运动,依次经过a 、b 、c 三点。已知物体通过ab 段与bc 段所用的时间相等。求o 与a 的距离。 基础知识应用 1下列关于速度和加速度的说法中,正确的是 ( ) A .物体的速度越大,加速度也越大 B .物体的速度为零时,加速度也为零 C .物体的速度变化量越大,加速度越大 D .物体的速度变化越快,加速度越大 2以下各种运动的速度和加速度的关系可能存在的是 A .速度向东,正在减小,加速度向西,正在增大 B .速度向东,正在增大,加速度向西,正在减小 C .速度向东,正在增大,加速度向西,正在增大 D .速度向东,正在减小,加速度向东,正在增大 3一足球以12m/s 的速度飞来,被一脚踢回,踢出时的速度大小为24m/s ,球与脚接触时间为0.1s ,则此过程中足球的加速度为:( ) A 、120m/s 2 ,方向与中踢出方向相同 B 、120m/s 2 ,方向与中飞来方向相同 C 、360m/s 2 ,方向与中踢出方向相同 D 、360m/s 2 ,方向与中飞来方向相同 4.如图所示为某质点做直线运动的速度—时间图象,下列说法正确的是( ) A .质点始终向同一方向运动 B .在运动过程中,质点运动方向发生变化 C .前2 s 内做加速直线运动 D .后2 s 内做减速直线运动 分段模拟图应用 5.一个小球从5 m 高处落下,被水平地面弹回,在4 m 高处被接住,则小球在整个过程中(取向下为正 方向) ( ) A .位移为9 m B .路程为-9 m C .位移为-1 m D .位移为1 m 6.一质点做匀变速直线运动,已知前一半位移内平均速度为V 1,后一半位移的平均速度V 2为,则整个过程中的平均速度为( ) A.(v 1+v 2)/2 B.21v v ? C. 2 12 221v v v v ++ D. 2 1212v v v v + 7.在同一张底片上对小球运动的路径每隔0.1 s 拍一次照,得到的照片如图所示,则小球在拍照的时间内, 运动的平均速度是 ( ) A .0.25 m/s B .0.2 m/s C .0.17 m/s D .无法确定 8.如图甲所示,某一同学沿一直线行走,现用频闪照相机记录 了他行走过程中连续9个位置的图片,仔细观察图片,指出在图乙中能接近真实反映该同学运动的v -t 图象的是( ) 9、一辆长途汽车,在一条公路上单向直线行驶,以20 m/s 速度行驶全程的4 1,接着以30 m/s 的速度行 驶完其余的 4 3 ,求汽车在全程内的平均速度大小? 灵活使用平均速度 10.我国飞豹战斗机由静止开始启动,在跑动500m 后起飞,已知5s 末的速度为10m/s ,10s 末的速度为15m/s ,在20s 末飞机起飞。问飞豹战斗机由静止到起飞这段时间内的平均速度为( ) A .10m/s B .12.5m/s C .15m/s D .25m/s 11一辆汽车从车站以初速度为零匀加速直线开去,开出一段时间之后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速运动.从启动到停止一共经历t =10 s ,前进了15m ,在此过程中,汽车的最大速度为( ) A .1.5 m/s B .3 m/s C .4 m/s D .无法确定 12.在军事演习中,某空降兵从飞机上跳下,先做自由落体运动,在t 1时刻,速度达较大值v 1时打开降落伞,做减速运动,在t 2时刻以较小速度v 2着地。他的速度图像如图所示。下列关于该空降兵在0~t 1或t 1~t 2时间内的的平均速度v 的结论正确的是( ) A . 0~t 1 12 v v < B . 0~t 1 2 1v v > C . t 1~t 2 12 2 v v v +< D . t 1~t 2, 2 2 1v v v +> 13.质点做初速度为零的匀加速直线运动,若运动后在第3s 末到第5s 末质点的位移为40m ,求质点在前4s 内的位移是多少? 甲 乙

高一物理 运动学计算题(完整资料)

此文档下载后即可编辑 人教版高一物理必修1运动学计算题测试 1、一辆汽车以90km/h的速率在学校区行驶。当这辆违章超速行驶的汽车经过警车时,警车立即从静止开始以2.5m/s2的加速度匀加速度追去。 ⑴警车出发多长时间后两车相距最远? ⑵警车何时能截获超速车? ⑶警车截获超速车时,警车的速率为多大?位移多大? 2、如图所示,公路上一辆汽车以v1=10 m/s的速度匀速行驶,汽车行至A点时,一人为搭车,从距公路30 m的C 处开始以v2=3 m/s的速度正对公路匀速跑去,司机见状途中刹车,汽车做匀减速运动,结果车和人同时到达B点,已知AB=80 m,问:汽车在距A点多远处开始刹车?刹车后汽车的加速度有多大? 3、一辆汽车从A点由静止出发做匀加速直线运动,用t=4s的时间通过一座长x=24m的平桥BC,过桥后的速度是 v c=9m/s.求: (1)它刚开上桥头时的速度v B有多大? (2)桥头与出发点相距多远? 4、一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶,现因故障紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2,试求: (1)从开始刹车经过3s时的瞬时速度是多少? (2)从开始刹车经过30m所用的时间是多少? (3)从开始刹车经过5s,汽车通过的距离是多少? 5、汽车刹车前以5m/s的速度做匀速直线运动,刹车获得加速度大小为0.4m/s2,求: (1)汽车刹车开始后10s末的速度; (2)汽车刹车开始后20s内滑行的距离;

6、A、B两车在同一直线上运动,A在后,B在前。当它们相距x0=8 m时,A在水平拉力和摩擦力的作用下,正以v A= 8 m/s的速度向右做匀速运动,而物体B此时速度v B=10m/s向右,它在摩擦力作用下以a = -2 m/s2做匀减速运动,求: (1)A未追上B之前,两车的最远距离为多少? (2)经过多长时间A追上B? (3)若v A=3m/s,其他条件不变,求经过多长时间A追上B? 7、如图所示,A、B两个物体相距7 m时,A在水平拉力和摩擦力的作用下,以v A=4 m/s向右做匀速直线运动,而物体B此时的速度是v B=10 m/s,方向向右,它在摩擦力作用下做匀减速直线运动,加速度大小是2 m/s2,从图示位置开始计时,经过多少时间A追上B? 8、物体在斜坡顶端以1 m/s的初速度和0.5 m/s2的加速度沿斜坡向下作匀加速直线运动,已知斜坡长24米,求:(1) 物体滑到斜坡底端所用的时间。(2) 物体到达斜坡中点速度。 9、汽车前方120m有一自行车正以6m/s的速度匀速前进,汽车以18m/s的速度追赶自行车,若两车在同一条公路不同车道上作同方向的直线运动,求: (1)经多长时间,两车第一次相遇? (2)若汽车追上自行车后立即刹车,汽车刹车过程中的加速度大小为2m/s2,则再经多长时间两车第二次相遇?10、A、B两列火车,在同一轨道上同向行驶,A车在前,其速度,B车在后,其速度, 因大雾能见度低,B车在距A车时才发现前方有A车,这时B车立即刹车,但B车要经过180才能停止,问:B车刹车时A车仍按原速率行驶,两车是否会相撞?若会相撞,将在B车刹车后何时相撞?若不会相撞,则两车最近距离是多少? 11、如图所示,一小物块从静止沿斜面以恒定的加速度下滑,依次通过A,B,C三点,已知AB=12 m,AC=32 m,小球通过AB,BC所用的时间均为2 s,求: (1)小物块下滑时的加速度? (2)小物块通过A,B,C三点时的速度分别是多少?

动力学中的连接体问题

动力学中的连接体问题 1.连接体问题的类型 物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体. 2.整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的合外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量). 3.隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内各物体之间的作用力时,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. 4.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,且要求出物体之间的作用力时,一般采用“先整体求加速度,后隔离求内力”. 例1

(多选)我国高铁技术处于世界领先水平.如图1所示,和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车.假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比.某列车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组() 图1 A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反 B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2 C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比 D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2 答案BD

解析 列车启动时,乘客随车厢加速运动,加速度方向与车的运动方向相同,故乘客受到车厢的作用力方向与车运动方向相同,选项A 错误;动车组运动的加速度a =2F -8kmg 8m =F 4m - kg ,则对6、7、8节车厢的整体有F 56=3ma +3kmg =3 4F ,对7、8节车厢的整体有F 67=2ma +2kmg =1 2F ,故5、6节车厢与6、7节车厢间的作用力之比为F 56∶F 67=3∶2,选项B 正 确;关闭发动机后,根据动能定理得12·8m v 2 =8kmgx ,解得x =v 22kg ,可见滑行的距离与关闭 发动机时速度的平方成正比,选项C 错误;8节车厢有2节动车时的最大速度为v m1=2P 8kmg ; 8节车厢有4节动车时最大速度为v m2= 4P 8kmg ,则v m1v m2=12 ,选项D 正确. 例2 如图2所示,粗糙水平面上放置B 、C 两 物体,A 叠放在C 上,A 、B 、C 的质量分别为m 、2m 、3m ,物体B 、C 与水平面间的动摩

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