摘 要: 連接體問題是高考中的一個重要知識點(diǎn),而連接體問題中有很多規(guī)律可循,本文就總結(jié)其中的一點(diǎn),希望對大家有所幫助。
關(guān)鍵詞: 連接體 整體法 隔離法
連接體問題是高考中的一個重要的知識點(diǎn),在高考中屬于必修一模塊中相互作用與牛頓運(yùn)動定律里面共點(diǎn)力的平衡內(nèi)容,這個知識點(diǎn)在《2012年全國統(tǒng)一考試大綱的說明》中屬于Ⅱ級要求。對所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系,能夠進(jìn)行敘述和理解,并能在實(shí)際問題的分心、綜合、推理和判斷等過程中運(yùn)用。這也是高考的最高要求,在近幾年的考高中頻繁出現(xiàn)。
連接體是指運(yùn)動中幾個物體或疊放在一起、或并排擠放在一起、或用細(xì)繩、細(xì)桿聯(lián)系在一起的物體組。解決連接體問題的基本方法是整體法和隔離法。把這兩種方法有機(jī)結(jié)合起來,交替運(yùn)用,能有效、快捷地解決連接體問題??墒钦f起來簡單,一旦做起來,很多學(xué)生還是在這里遇到問題。而連接體問題中有很多規(guī)律可循,這里筆者就總結(jié)其中一點(diǎn),希望對大家有所幫助。
例1:兩個物體A和B,質(zhì)量分別為m 和m ,互相接觸放在光滑水平面上,如圖1所示,對物體A施以水平的推力F ,則物體A對物體B的作用力等于( )
A. F B. F
C.F D. F
分析:物體A和B加速度相同,求它們之間的相互作用力,采取先整體后隔離的方法,先求出它們共同的加速度,然后選取A或B為研究對象,求出它們之間的相互作用力。
解:對A、B整體分析,
則F=(m +m )a所以a=
求A、B間彈力F 時以B為研究對象,
則F =m a= F
答案為B。
說明:求A、B間彈力F 時,也可以以A為研究對象則:
F-F =m a,F(xiàn)-F = F,故F = F.
以A為研究對象時第二步分析比以B為研究對象要稍麻煩,所以我們都建議學(xué)生在分析兩物體之間作用力時以受力簡單的物體為研究對象。
變式一:兩個物體A和B,質(zhì)量分別為m 和m ,互相接觸放在粗糙水平面上動摩擦因數(shù)相同,如上圖所示,對物體A施以水平的推力F,則物體A對物體B的作用力等于多少?
變式一分析:
解:對A,B整體受力分析,則F-f=(m +m )a
所以
a= ①
f=μ(m +m )g②
求A、B間彈力F 時以B為研究對象,則F -f =m a=m ③
f =μm g④
將以上式子聯(lián)立可得F = F
變式二:變式一中其他條件都不變,只是將力F作用于B上,如圖2所示,則物體A對物體B的作用力等于多少?
變式二分析:
解:對A,B整體受力分析,則F-f=(m +m )a所以
A= ①
f=μ(m +m )g②
求A、B間彈力F 時以A為研究對象,則F -f =m a=m ③
f =μm g④
將以上式子聯(lián)立可得F = F
變式三:如圖3所示,固定的傾角為θ光滑斜面上有并排緊靠在一起的兩質(zhì)量分別為m 、m 的兩物塊A、B,在沿斜面向上的推力F作用下向上加速運(yùn)動,用F 代表A、B間的作用力的大小,求F 。
解析:對整體有:F-(m +m )gsinθ=(m +m )a①
取B研究,則有:F -m gsinθ=m a②
由①②得F = F
而這些題目的共同特點(diǎn)是:
(1)相互作用的連接體具有相同的加速度;
(2)這兩個物體無論整體還是受力簡單的個體受力情況完全相同,且力的地位也相同。
則上述結(jié)論成立。
例2:如圖5所示,固定的傾角為θ光滑斜面上有并排緊靠在一起的兩質(zhì)量分別為m 、m 的兩物塊A、B,在沿斜面向上的推力F作用下向上或向下勻速運(yùn)動運(yùn)動,用F 代表A、B間的作用力的大小,求F 。
解析:受力分析可知A、B兩物體整體受力和B物體受力情況相同,所以A、B之間的作用力為F =m a= F。
例3:如圖6所示,固定的傾角為θ粗糙斜面上有并排緊靠在一起的兩質(zhì)量分別為m 、m 的兩物塊A、B,在沿斜面向上的推力F作用下向上加速運(yùn)動,用代表A、B間的作用力的大小,求F (設(shè)兩物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ)。
解析:受力分析可知AB兩物體整體受力和B物體受力情況相同,所以AB之間的作用力為F =m a= F
上述例2,例3把力F方向改為沿斜面向下,其他條件不變則均可得到B對A的作用力大小為F =m a= F把上述各題中,把“A、B并排緊挨”,改為“A、B之間夾有一輕質(zhì)彈簧”,把“求A、B間的作用力大小”改為“求彈簧彈力大小”,最后解得彈簧彈力大小與上述各發(fā)散題中的一樣大。
參考文獻(xiàn):
[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書.必修2.第三版,人民教育出版社,2010.