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苏教版高中物理必修一本章优化总结
常见的三类临界问题的临界条件:
(1)相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是:
相互作用的弹力为零.
(2)绳子松弛的临界条件是:绳的拉力为零. (3)存在静摩擦的系统,当系统外力大于最大静摩 擦力时,物体不一定有相对滑动,相对滑动与相 对静止的临界条件是:静摩擦力达到最大值.
(2011年平顶山市模拟 )如图4-4所示,质量为 m的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的 例3 顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上, 斜边与水平面成角为θ=30°,求: (1) 劈以加速度 a1 = g/3 水平向左加速运动时, 绳的拉力多大? (2) 劈的加速度至少多大时小球对劈无压力? 加速度方向如何?
图 4- 6
由牛顿第二定律得: FT2 cos θ=ma2④ FT2 sinθ=mg⑤ 由④⑤得: a2= 3g,方向mg (2) 3g,方向水平 6 向左
本部分内容讲解结束
图 4- 3
A.弹簧的弹力大小为16N B .如果只有 F1 作用,则弹簧的弹力大小变 为12N C .若把弹簧换成轻质绳,则绳对物体的拉 力大小为零 D.若F1=10N、F2=20N,则弹簧的弹力大 小不变 【思路点拨】 先采用整体法求共同的加速 度,后采用隔离法求弹簧弹力.
【精讲精析】 以物体 A 和 B 为整体,加速度 F1 - F2 2 a= = 2 m/s ,方向水平向左.以物体 A m A+m B 为研究对象,水平方向受 F1 及弹簧向右的拉力 F 拉作用, 由牛顿第二定律有 F1- F 拉=m Aa, 得 F 拉 = 16 N,所以 A 项对.若只有 F1 作用,则 F1 2 它们的加速度 a′= = 4 m/s , 弹簧的拉 m A+m B 力 F 拉′=m Ba′= 12 N,所以 B 项对.
图 4- 2 又因为在缓慢拉动的过程中,距离 O1O2 始终保 持不变,球半径R也保持不变,所以拉力F变小、 FN保持不变. 【答案】 见精讲精析
连接体问题 1 .连接体:两个或两个以上相互关联的物体组成 的物体组或物体系称为连接体.如几个物体叠放在 一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆连在一 起等. 2.连接体问题的处理方法 (1)整体法:把整个连接体系统看作一个研究对象 (或质点),分析整体的受力(连接体内各物体之间的 相互作用力为系统内力,不予考虑 ) ,利用牛顿第 二定律和运动学公式列方程求解.此法适用于系统 中的各物体加速度相同,不需要求内力的情况.
牛顿第二定律中的临界和极值问题 动力学中的常见临界问题主要有三类:一是弹力 发生突变时接触物体间的脱离与不脱离的问题; 二是绳子的绷紧与松弛的问题;三是摩擦力发生 突变的滑动与不滑动问题. 解决此类问题的关键是对物体运动情况的正确描 述,对临界状态的判断与分析,找出处于临界状 态时存在的独特的物理关系,即临界条件.
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相似三角形法求解平衡问题 当物体受到三个共点力作用且处于平衡状态时,
通常可以通过力的三角形与几何三角形的相似关 系来求解未知力.这一方法使用简单,且往往能 得到意想不到的效果,尤其是对解斜三角形的情
况更为方便.
图 4- 4 【思路点拨】 当劈水平向左的加速度较小 时,小球对劈有压力作用,当劈水平向左的 加速度较大时,小球将离开劈的斜面.
【精讲精析】
(1)如图4-5所示.
图4-5
水平方向: FT1 cos θ- FN1 sinθ=ma1① 竖直方向: FT1 sinθ+ FN1 cos θ=mg② 3+ 3 由①②得: FT1 = mg③ 6 (2)如图 4- 6 所示,
(2) 隔离法:把系统中某物体 ( 或某一部分 ) 隔离出 来作为一个单独的研究对象,对其进行受力分析, 列方程求解.此法将系统内物体间的相互作用的 内力转化成了某研究对象的外力,可由此求出系 统内物体间的相互作用力. 在研究连接体问题时,整体法和隔离法经常交替 使用.
(2011 年东北师大附中模拟 ) 质量分别为 2kg 和 3kg 例2 的物块 A 、 B 放在光滑水平面上并用轻质 弹簧相连,如图4-3所示,今对物块 A、 B分 别施以方向相反的水平力F1、F2,且F1=20N、 F2=10N,则下列说法正确的是( )
如图4-1所示,光滑半球面上的小球与一绕过定滑 轮的细绳连接,在细绳的一端施加力 F使得小球由 例1 A点缓慢移动到半球面的顶端,试分析在此过程中 绳子的拉力F及半球面对小球的支持力 FN的变化情 况.
图 4- 1
【精讲精析】 对小球的受力分析如图 4- 2 所示,因为小球是缓慢移动的,所以小球在 每个时刻都可以理解为处于平衡状态,即所 受合力始终为 0.由 mg、F、FN 三个力可构成 一个首尾相连的矢量三角形,根据几何关系 知,力的矢量三角形与几何三角形 AO1 O2 相 FN F mg 似,所以有比例关系 = = R AO2 O1 O2
C 项中将弹簧换成轻质绳, 绳对物体的拉力等于原来 弹簧的拉力,不为零, C 项错.若 F1=10 N、F2= F2- F1 20 N,则它们的加速度 a″= =2 m/s2,方向 mA+ mB 水平向右,以物体 A 为研究对象,由牛顿第二定律 有 F 拉″-F1=mAa″,得 F 拉″=14 N,所以 D 项 错.故选 AB.