2019-2020年高中物理 第四章4.6拓展一：连接体问题教学案 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 第四章4.6拓展一：连接体问题教学案 新人教版必修1班级_姓名_学号_学习目标: 1. 知道连结体问题。 2. 理解整体法和隔离法在动力学中的应用。 3. 初步掌握连结体问题的求解思路和解题方法。学习重点: 连结体问题。学习难点: 连结体问题的解题思路。 主要内容:一、连结体问题在研究力和运动的关系时，经常会涉及到相互联系的物体之间的相互作用，这类问题称为“连结体问题”。连结体一般是指由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系统。FABFABFVBA 二、解连接体问题的基本方法：整体法与隔离法当物体间相对静止，具有共同的对地加速度时，就可以把它们作为一个整体，通过对整体所受的合外力列出整体的牛顿第二定律方程。当需要计算物体之间(或一个物体各部分之间)的相互作用力时，就必须把各个物体(或一个物体的各个部分)隔离出来，根据各个物体(或一个物体的各个部分)的受力情况，画出隔离体的受力图，列出牛顿第二定律方程。许多具体问题中，常需要交叉运用整体法和隔离法，有分有合，从而可迅速求解。mM图3-4-6【例一】如图3-4-6，m和M保持相对静止，一起沿倾角为fmgFN图3-4-7的光滑斜面下滑，则M和m间的摩擦力大小是多少？【错解】以m为研究对象，如图3-4-7物体受重力mg、支持力FN、摩擦力f，如图建立坐标有沿斜面方向有： mgsin-f=ma 垂直斜面的方向：(M+m)gN图3-4-8FN-mgcos=0 再以m和M为研究对象分析受力，如图3-4-8所示，（mM）gsin=（Mm）a 据式，解得f =0所以m与M间无摩擦力.【错因】造成错解主要是没有好的解题习惯，只是盲目的模仿，似乎解题步骤不少，但思维没有跟上.要分析摩擦力就要找接触面，摩擦力方向一定与接触面相切，这一步是堵住错误的起点.犯以上错误的客观原因是思维定势，一见斜面摩擦力就沿斜面方向.归结还是对物理过程分析不清.FNfmg图3-4-9【正解】因为m和M保持相对静止，所以可以将（mM）整体视为研究对象.受力如图3-4-8，受重力（M十m）g、支持力N，沿斜面的方向有加速度a，根据牛顿第二定律列方程. (M+m)gsin=(M+m)a 解得a=gsin 沿斜面向下.因为要求m和M间的相互作用力，再以m为研究对象，受力如图3-4-9所示将加速度a沿水平方向和竖直方向分解，根据牛顿第二定律列方程f=macos 由解得f = mgsincos方向沿水平方向，m受向左的摩擦力，M受向右的摩擦力.【点悟】连接体问题对在解题过程中选取研究对象很重要.有时以整体为研究对象，有时以单个物体为研究对象.整体作为研究对象可以将不知道的相互作用力去掉，单个物体作研究对象主要解决相互作用力.对于有共同加速度的连接体问题，一般先用整体法由牛顿第二定律求出加速度，再根据题目要求，将其中的某个物体进行隔离分析和求解由整体法求解加速度时，F=ma，要注意质量m与研究对象对应另外需指出的是，在应用牛顿第二定律解题时，有时需要分解力，有时需要分解加速度，具体情况分析，不要形成只分解力的认识.ABMN3-4-11【例二】如图3-4-11所示，固定在水平面上的斜面其倾角=37，长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子，质量m=1.5kg的小球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=0.50现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力大小（取g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）【解析】以木块和小球整体为研究对象，设木块的质量为M，下滑的加速度为a，沿斜面方向，根据牛顿第二定律有：（Mm）gsin37（Mm）gcos37=（Mm）a解得：a=g（sin37cos37）=2m/s2以小球B为研究对象，受重力mg，细线拉力T和MN面对小球沿斜面向上的弹力FN，沿斜面方向，根据牛顿第二定律有：mgsin37FN=ma解得：FN=mgsin37ma=6N由牛顿第三定律得，小球对木块MN面的压力大小为6N【答案】6N课后作业：CAB图3-4-131如图3-4-13所示物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时，下列说法正确的是 ( C )AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零DA、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质2如图3-4-14所示，并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2，且m1=2m2。在用水平推力F向右推m1时，两物体间的相互压力的大小为N1；在用大小也为F的水平推力向左推m2时，两物体间相互作用的压力大小为N2，则 (A)FFm1m1m2m2图3-4-14A2N1=N2 BN1=N2=FCN1=2N2 DN1=N2=F3如图3-4-15所示，在密闭的盒子内装有一个质量为m的金属球，球刚好能在盒内自由活动若将盒子竖直向上抛出，抛出后在上升和下降过程中，下列说法中正确的是 （ B ） 图3-4-15A不计空气阻力的情况下，上升、下降时均对盒顶有作用力B不计空气阻力的情况下，上升、下降对盒均无压力C计空气阻力的情况下，上升、下降时均对盒顶有作用力D计空气阻力的情况下，上升、下降对盒均无压力图3-4-16BBAF4. 如图3-4-16所示，A、B两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F拉A，使A、B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧长度为L1；若将A、B置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F拉A，使A、B一起做匀加速直线运动，此时弹簧长度为L2。若A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系式正确的是 （ ）AL2L1BL2L1 CL2L1 D由于A、B质量关系未知，故无法确定L1、L2的大小关系【解析】利用整体法和隔离法，分别对AB整体和物体B分别由牛顿第二定律列式求解，即得C选项正确.本题容易错选A或D，草率地认为A、B置于粗糙水平面上时要受到摩擦力的作用，力F的大小不变，因此L2应该短一些，或认为由于A、B质量关系未知，故L1、L2的大小关系无法确定.【答案】CmM图3-4-175如图3-4-17所示，容器置于倾角为的光滑固定斜面上时，容器顶面恰好处于水平状态，容器顶部有竖直侧壁，有一小球与右端竖直侧壁恰好接触今让系统从静止开始下滑，容器质量为M，小球质量为m，所有摩擦不计求m对M侧壁压力的大小【解析】容器与小球组成连接体，其加速度为a=gsin，方向沿斜面，侧壁对小球的弹力FN产生水平的加速度分量，由牛顿第二定律得： m对M侧壁压力【答案】m对M侧壁压力