2018高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 1巧用整體法和隔離法處理連接體的問(wèn)題學(xué)案 新人教版必修1.doc

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巧用整體法和隔離法處理連接體的問(wèn)題 一、考點(diǎn)突破 知識(shí)點(diǎn) 考綱要求 題型 分值 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 應(yīng)用牛頓第二定律解決問(wèn)題 連接體問(wèn)題 選擇題 解答題 6～15分 二、重難點(diǎn)提示 重點(diǎn)：整體法與隔離法的多次交替使用。 難點(diǎn)：解決連接體問(wèn)題的關(guān)鍵——物體間相互作用力的求解。 利用整體法與隔離法求解動(dòng)力學(xué)中的連接體問(wèn)題 1. 整體法的選取原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的合外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度（或其他未知量）。 2. 隔離法的選取原則 若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。 【技巧點(diǎn)撥】整體法、隔離法的交替運(yùn)用 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”。 例題1 （江蘇高考）如圖所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f，若木塊不滑動(dòng)，則力F的最大值是（　?。? A. B. C. －（m＋M）g D. ＋（m＋M）g 思路分析：由題意知，當(dāng)M恰好不能脫離夾子時(shí)，M受到的摩擦力最大，F(xiàn)取最大值，設(shè)此時(shí)提升的加速度為a，由牛頓第二定律得 對(duì)M有：2f－Mg＝Ma ① 對(duì)m有：F－2f－mg＝ma ② 聯(lián)立①②兩式解得F＝，選項(xiàng)A正確。 答案：A 例題2 如圖甲所示，質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上，小車上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球，M＞m?，F(xiàn)用一力F水平向右拉小球，使小球和車一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向成α角，細(xì)線的拉力為T；如圖乙所示，若用一力F′水平向左拉小車，使小球和車一起以加速度a′向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向也成α角，細(xì)線的拉力為T′。則（　　） A. a′＝a，T′＝T　　　　　 B. a′＞a，T′＝T C. a′＜a，T′＝T D. a′＞a，T′＞T 思路分析：對(duì)圖甲整體分析，由牛頓第二定律得a＝，對(duì)小球受力分析如圖（a）所示，因此有F－Tsin α＝ma，Tcos α＝mg； 對(duì)圖乙小球受力分析如圖（b）所示，因此有T′sin α＝ma′，T′cos α＝mg，解得T′＝T＝，a＝gtan α，a′＝gtan α，由于M＞m，故a′＞a。 答案：B 例題3 如圖所示，質(zhì)量為M的木板放在傾角為θ的光滑斜面上，質(zhì)量為m的人在木板上跑，假如腳與板接觸處不打滑。 （1）要保持木板相對(duì)斜面靜止，人應(yīng)以多大的加速度朝什么方向跑動(dòng)？ （2）要保持人相對(duì)于斜面的位置不變，人在原地跑而使木板以多大的加速度朝什么方向運(yùn)動(dòng)？ 思路分析：（1）設(shè)此時(shí)人與木板間的摩擦力為f，人沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的加速度為a人，現(xiàn)在對(duì)人和木板分別應(yīng)用平衡條件和牛頓第二定律可得： 對(duì)木板： 對(duì)人： 兩式可解得： （2）設(shè)此時(shí)人與木板間的摩擦力為，木板沿斜面下滑的加速度為a木，現(xiàn)對(duì)人和木板分別應(yīng)用平衡條件和牛頓第二定律，則： 對(duì)人： 對(duì)木板： 兩式可解得： 答案：（1）；（2） 【綜合拓展】整體法與隔離法常涉及的問(wèn)題類型 （1）涉及滑輪的問(wèn)題：若要求繩的拉力，一般都采用隔離法。 （2）水平面上的連接體問(wèn)題： ①這類問(wèn)題一般是連接體（系統(tǒng)）各物體保持相對(duì)靜止，即具有相同的加速度。解題時(shí)，一般采用先整體、后隔離的方法。 ②建立直角坐標(biāo)系時(shí)，也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度。 （3）斜面體與物體組成的連接體的問(wèn)題：當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí)，解題時(shí)一般采用隔離法分析。 【高頻疑點(diǎn)】連接體問(wèn)題的核心——找到物體間相互作用力N。 以兩個(gè)物體的連接系統(tǒng)為例：（F1和F2分別表示在兩物體上施加的力） 只要兩物體保持相對(duì)靜止，與運(yùn)動(dòng)方向、有無(wú)摩擦（μ相同）、兩物體放置的方式都無(wú)關(guān)。 F1≠0；F2=0 常見模型 F1 ≠0；F2 ≠0 就是上面的情況 常見模型 【滿分訓(xùn)練】如圖所示，小車沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，小車內(nèi)粗糙底面上有一物塊被一拉伸彈簧拉著，小車向右做加速運(yùn)動(dòng)。若小車向右的加速度增大，物塊始終相對(duì)小車靜止，則物塊所受摩擦力F1和車右壁受彈簧的拉力F2的大小變化可能是（　?。? A. F1不變，F(xiàn)2一直變大 B. F1先變小后變大，F(xiàn)2不變 C. F1先變大后變小，F(xiàn)2不變 D. F1變大，F(xiàn)2先變小后不變 思路分析：小車向右的加速度增大，而物塊始終相對(duì)小車靜止，即彈簧伸長(zhǎng)量始終不變，則F2不變，A、D錯(cuò)；若開始沒有摩擦力或摩擦力水平向右，則隨著加速度的增大，摩擦力必變大；若開始摩擦力向左，則隨著加速度的增大，摩擦力必先變小后變大，B對(duì)C錯(cuò)。 答案：B