第三章5连接体问题整体法与隔离法

，Mathtype5.0,几何画板4.0,flashplayer10.0立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版25连接体问题整体法与隔离法第三章牛顿运动定律立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版31.连接体问题两个或两个以上存在相互作用或有一定关联的物体系统称为连接体，分析连接体问题的基本方法有：立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版4整体法：把系统当作一个整体来分析，此时要求系统内各物体具有共同的加速度，只需考虑系统外其他物体对该系统的作用力（外力），不必考虑系统内物体之间的作用力（内力）.隔离法：如果要求连接体内物体间的相互作用力，必须隔离其中某个物体进行单独分析.解决实际问题时，往往两种方法交替使用.立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版52.应用牛顿运动定律解题的基本步骤(1)找对象——单个物体或多个物体组成的系统.(2)画力图——分析对象的受力情况，画出受力示意图.(3)析运动——分析对象的运动性质、过程等情况，画出运动过程示意图.立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版6（4）选方向——选定坐标系和正方向.（5）列方程——根据受力和运动列出动力学方程、运动学方程、辅助方程.（6）解方程——求解方程，对结果进行检验，讨论或说明.立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版71.怎样选择整体法和隔离法？解答问题时，应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，按合理顺序使用整体法和隔离法.一般来说，若所求的力为外力，先用隔离法求加速度，再用整体法求外力；若所求的力为内力，则先用整体法求加速度，再用隔离法求内力.立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版82.怎样应用质点系牛顿第二定律？应用牛顿第二定律时，若研究对象为一物体系统，可将系统所受的外力及各物体加速度按选定的正交坐标系进行分解，则有：F外x=m1a1x+m2a2x+…+mnanxF外y=m1a1y+m2a2y+…+mnany此时可不考虑系统内物体间的相互作用力（内力），这样能达到简化求解的目的.立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版91.整体法和隔离法如图3-5-1所示，质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑，木板上站着一个质量为m的人，问：(1)为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加速度；(2)为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度是多少？图3-5-1立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版10(1)为了使木板与斜面保持相对静止，必须满足木板在斜面上的合力为零，所以人施于木板的摩擦力F应沿斜面向上，故人应加速向下跑.现分别对人和木板应用牛顿第二定律得：对木板：Mgsinθ=F.对人：mgsinθ+F=ma人(a人为人对斜面的加速度).解得：方向沿斜面向下.sinMmagm人，立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版11(2)为了使人与斜面保持静止，必须满足人在木板上所受合力为零，所以木板施于人的摩擦力应沿斜面向上，故人相对木板向上跑，木板相对斜面向下滑，但人相对斜面静止不动.现分别对人和木板应用牛顿第二定律，设木板对斜面的加速度为a木，则：立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版12对人：mgsinθ=F.对木板：Mgsinθ+F=Ma木.解得：方向沿斜面向下.即人相对木板向上加速跑动，而木板沿斜面向下滑动，所以人相对斜面静止不动.sinMmagM木，立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版13如图3-5-2所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦.当圆环从底端以某一速度v向上飞起时，圆环的加速度大小为a，底座A不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？图3-5-2立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版14圆环上升时，两物体受力如右图所示，其中f1为杆给环的摩擦力，f2为环给杆的摩擦力.对圆环：mg+f1=ma①对底座：N1+f2-Mg=0②由牛顿第三定律知：f1=f2③立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版15由①②③式可得：N1=(M+m)g-ma圆环下降时，两物体受力如右图所示对圆环：mg-f1=ma′④对底座：Mg+f2-N2=0⑤由牛顿第三定律得：f1=f2⑥由①④⑤⑥三式解得：N2=(M-m)g+ma立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版162.连接体问题如图3-5-3所示，物体A的质量m1=1kg，静止在光滑水平面上的木板B的质量为m2=0.5kg，长L=1m，某时刻A以v0=4m/s的初速度滑上木板B的上表面，为使A不至于从B上滑落，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力F，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，试求拉力F应满足的条件.(忽略物体A的大小)图3-5-3立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版17物体A滑上木板B以后，做匀减速运动，加速度①木板B做匀加速运动，设加速度为a2，由牛顿第二定律，有：F+μm1g=m2a2②A不从B的右端滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度v，111mgagm立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版18由位置关系，有③运动时间相等，有④由①③④式，可得⑤由②⑤式，得⑥代入数值，得F=1N22201222vvvLaa012vvvaa2022vagL2021()2vFmgmgL立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版19若F1N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从B上滑落，所以F必须大于等于1N.当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才能不会从B的左端滑落.当A相对B静止时，由牛顿第二定律立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版20对A、B的整体，设加速度为a，有F=(m1+m2)a对A有μm1g=m1a，联立解得F=3N若F大于3N，A就会相对B向左滑下.使A不至于从B上滑落，力F应满足的条件是：1N≤F≤3N立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版21如图3-5-4所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为()A.物块先向左运动，再向右运动B.物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动图3-5-4BC立足教育开创未来·高中新课标总复习（第1轮）·物理·湖南·人教版22C.木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D.木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零撤去拉力时，物块速度小于木板速度，此后木板受向左的滑动摩擦力做减速运动，物块受向右的滑动摩擦力做加速运动，直到二者速度相等，最终以相同速度一起做匀速运动.本节完，谢谢聆听立足教育，开创未来