高考物理连接体问题的求解思路

物理

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mA、mB。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？

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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mA满足 F－T= mAa

⑴

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对mB满足 T = mBa

⑵

⑴＋⑵得 F =（mA＋mB）a

⑶

经解得： a = F/（mA＋mB） ⑷ 将⑷式代入⑵式可得 T= FmB/（mA＋mB）

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内力和加速度无关，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范的解法，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。

分析：仔细分析会发现这一道题与例1几乎是一样的。把第1、第2木块看作A物体，把第3、4、5木块看作B物体，就和例1完全一样了。因5个木块一起向右运动时运动状态完全相同，可以用整体

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法求出系统的加速度（也是各个木块共同加速度）。再用隔离法求第2与第3木块之间弹力，可以以第3、4、5木块为一个研究对象，也可以第1、2木块为一

个研究对象。

解：（1）如图所示，以5个木块

整体为研究对象。设每个木块质

量为m，则 F 5ma a F 5m 将第3、4、5块木块隔离为一个研

究对象，设第2块木块对第3块木

块的弹力为N，其受力分析（如

图），则

N 3ma 3mF3 F 5m5

3F。 所以第2与第3木块之间弹力为5

（2）将第5木块隔离为一个研究

对象（如图），设第4对第5木块

弹力为N ，则

N ma m·F1 F 5m5

F。 所以第4与第5块木块之间弹力为1

5

小结：从这道题可以看出当5个木块一起向右加速运动时，各木块之间的相互作用力大小不同，其中“2”对“3”的作用力比“4”对“5”的作用力大，其原因是“2”对“3”的作用力N要使3个木块获加速度a，而“4”对“5”的弹力N

只使一个木块获

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得加速度a。

思考题：如图所示，光滑水平面

上有两物体m与m用细线连接，设12

细线能承受的最大拉力为T，m1现用水平拉力 m2，F

拉系统，要使系统得到最大加速度F应向哪个方向

拉？（答：向左拉m） 1

【例3】如图所示，木块A质量

为1kg，木块B质量为2kg，叠

放在水平地面上，AB之间最大 静摩擦力为5N，B与地面之间摩擦系数为0.1，今用水平力F作用于A，保持AB相对静止的条件是F不

超过 N。（g 10m/s） 2

分析：当F作用于A上时，A与B的受力分析如图所示。要使A、B保持相对静止，A与B的加速度必须

相等。B的加速度最大值为：

a f1 f2

mB

其中f 为5N， 1f2 (mA mB)g· 2(2 1) 10 01. 3N

5 3m/s2 1m/s2 2代入上式 a

这也是A的加速度最大值。

又因 F f1 mAa

F mAa f1 1 1 5 6N

F最大不超过6N。

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【例4】如图所示，一根轻质弹簧上

端固定，下端挂一个质量为m的平0

盘，盘中有一物体，质量为m，当盘

静止时，弹簧的长度比其自然长度伸

长了l

，今向下拉盘，使弹簧再伸长

弹性限度内，则刚松手时盘对物体的

支持力等于：

A．(1 )mg B．(1 )(m m0)g

C． lmg D． l(m m)g 0

分析：根据题意由盘及物体组成的系统先后经过了三个状态：（1）盘中放物，弹簧被伸长，系统处于平衡态，此时有(m m)g kl，（2）手对盘有向下拉力0

F，弹簧被再伸长了 l，系统仍平衡，即

（3）撤去拉力(m m0)g F k(1 l)，可得F k l。F的瞬间，

系统失去平衡。有向上的加速度，此时系统受合力的大小与撤去的力F相等，方向与F相反。可用整体法求出此刻系统的加速度，用隔离法以物体为对

象，求出盘对物体的支持力。

解：当盘与物的总重力跟弹簧弹力平衡时，有：

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(m m0)g kl

k (m m0)g

l

合刚松手时盘与物所受合力向上，大小为F

盘与物的加速度

(m m0)g· lF合 la g m m …… 此处隐藏：2098字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……