二、叠加体模型 叠加体模型在历年的高考中频繁出现，一般需求解它们之间的摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后的速度变化等，另外广义的叠加体模型可以有许多变化，涉及的问题更多．如2009年高考天津理综卷第10题、宁夏理综卷第20题、山东理综卷第24题，2008年高考全国理综卷 Ⅰ 的第15题、北京理综卷第24题、江苏物理卷第6题、四川延考区理综卷第25题等． 叠加体模型有较多的变化，解题时往往需要进行综合分析(前面相关例题、练习较多)，下列两个典型的情境和结论需要熟记和灵活运用． 1．叠放的长方体物块A 、B 在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程中(如图9－9所示)，A 、B 之间无摩擦力作用． 图9－9 2．如图9－10所示，一对滑动摩擦力做的总功一定为负值，其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量，与单个物体的位移无关，即Q 摩＝f ·s 相． 图9－10 ●例3 质量为M 的均匀木块静止在光滑的水平面上，木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和子弹的射击手．首先左侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d 1，然后右侧的射击手开枪，子弹水平射入木块的最大深度为d 2，如图9－11所示．设子弹均未射穿木块，且两子弹与木块之间的作用力大小均相同．当两颗子弹均相对木块静止时，下列说法正确的是(注：属于选修3－5模块)( ) 图9－11 A ．最终木块静止，d 1＝d 2 B ．最终木块向右运动，d 1
绳牵连物”连接体模型问题归纳 广西合浦廉州中学秦付平 两个物体通过轻绳或者滑轮这介质为媒介连接在一起，物理学中称为连接体，连结体问题是物体运动过程较复杂问题，连接体问题涉及多个物体，具有较强的综合性，是力学中能考查的重要内容。从连接体的运动特征来看，通过某种相互作用来实现连接的物体，如物体的叠合，连接体常会处于某种相同的运动状态，如处于平衡态或以相同的加速度运动。从能量的转换角度来说，有动能和势能的相互转化等等，下面本文结合例题归纳有关“绳牵连物”连接体模型的几种类型。 一、判断物体运动情况 例1如图1所示，在不计滑轮摩擦和绳质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是（） A．绳的拉力大于A的重力 B．绳的拉力等于A的重力 C．绳的拉力小于A的重力 D．拉力先大于A的重力，后小于重力
解析：把小车的速度为合速度进行分解，即根据运动效果向沿绳的方向和与绳垂直的方向进行正交分解，分别是v2、v1。如图1所示，题中物体A的运动方向与连结处绳子的方向相同，不必分解。A的速度等 于v2，，小车向右运动时，逐渐变小，可知逐渐变大，故A向上做加速运动，处于超重状态，绳子对A的拉力大于重力，故选项A正确。 点评：此类问题通常是通过定滑轮造成绳子两端的连接体运动方向不一致，导致主动运动物体和被动运动物体的加速、减速的不一致性。解答时必须运用两物体的速度在各自连接处绳子方向投影相同的规律。 二、求解连接体速度 例2质量为M和m的两个小球由一细线连接（），将M置于半径为R的光滑半球形容器上口边缘，从静止释放，如图2所示。求当M滑至容器底部时两球的速度。两球在运动过程中细线始终处于绷紧状态。 解析：设M滑至容器底部时速度为，m的速度为。根据运动效果，将沿绳的方向和垂直于 绳的方向分解，则有：，对M、m系统在M从容器上口边缘滑至碗底的过程，由机械能
弹性碰撞模型及应用 弹性碰撞问题及其变形在是中学物理中常见问题，在高中物理中占有重要位置，也是多年来高考的热点。弹性碰撞模型能与很多知识点综合，联系广泛，题目背景易推陈出新，掌握这一模型，举一反三，可轻松解决这一类题，切实提高学生推理能力和分析解决问题能力。所以我们有必要研究这一模型。 (一) 弹性碰撞模型 弹性碰撞是碰撞过程无机械能损失的碰撞，遵循的规律是动量守恒和系统机械能守恒。确切的说是碰撞前后动量守恒，动能不变。在题目中常见的弹性球、光滑的钢球及分子、原子等微观粒子的碰撞都是弹性碰撞。 已知A 、B 两个钢性小球质量分别是m 1、m 2，小球B 静止在光滑水平面上，A 以初速度v 0与小球B 发生弹性碰撞，求碰撞后小球A 的速度v 1， 物体B 的速度v 2大小和方向 解析：取小球A 初速度v 0的方向为正方向，因发 生的是弹性碰撞，碰撞前后动量守恒、动能不变有： m 1v 0= m 1v 1+ m 2v 2 ① 2222112012 12121v m v m v m += ② 由①②两式得：210211)(m m v m m v +-= ， 2 10122m m v m v += 结论：（1）当m 1=m 2时，v 1=0，v 2=v 0，显然碰撞后A 静止，B 以A 的初速度运动，两球速度交换，并且A 的动能完全传递给B ，因此m 1=m 2也是动能传递最大的条件； （2）当m 1＞m 2时，v 1＞0，即A 、B 同方向运动，因 2121)(m m m m +- ＜2 112m m m +，所以速度大小v 1＜v 2，即两球不会发生第二次碰撞； 若m 1>>m 2时，v 1= v 0，v 2=2v 0 即当质量很大的物体A 碰撞质量很小的物体B 时，物体A 的速度几乎不变，物体B 以2倍于物体A 的速度向前运动。 （3）当m 1＜m 2时，则v 1＜0，即物体A 反向运动。 当m 1< 专题08 整体法和隔离法在连接体与叠加体模型中的应用【专题概述】 整体法和隔离法是牛顿第二定律应用中极为普遍的方法.隔离法是根本，但有时较烦琐；整体法较简便，但无法求解系统内物体间相互作用力.所以只有两种方法配合使用，才能有效解题.故二者不可取其轻重. 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． 一、整体法、隔离法的选用 1．整体法的选取原则 若在已知与待求量中一涉及系统内部的相互作用时，可取整体为研究对象，分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律列方程。当系统内物体的加速度相同时： ；否则。 2．隔离法的选取原则 若在已知量或待求量中涉及到系统内物体之间的作用时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解． 3．整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”． 二、运用隔离法解题的基本步骤 1.明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象. 2.将研究对象从系统中隔离出来，或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来. 3.对隔离出的研究对象进行受力分析，注意只分析其它物体对研究对象的作用力. 4.寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解. 【典例精析】 ╰ α 高中物理力学模型及分析 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。 解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg( g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ E m L · m2 m1 F B A F1 F2 B A F 假设单B下摆,最低点的速度V B=R 2g ?mgR=2 2 1 B mv 整体下摆2mgR=mg 2 R +'2 B '2 A mv 2 1 mv 2 1 + ' A ' B V 2 V=?' A V=gR 5 3 ；' A ' B V 2 V==gR 2 5 6 > V B=R 2g 所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 若V0 专题3.10 加速运动的叠加体问题 一．选择题 1．（2018湖南长郡中学实验班选拔考试）如图所示，质量分别为m1、m2的两物块叠放在一起，以一定的初速度一起沿固定在水平地面上倾角为α的斜面上滑。已知m2与斜面间的动摩擦因数μ D．当F撤去瞬间，A、D木块所受静摩擦力的大小和方向都不变 【参考答案】BC 3.(2016·江苏泰州期末)如图所示，在光滑平面上有一静止小车，小车质量为M＝5 kg，小车上静止地放置着质量为m＝1 kg的木块，木块和小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，用水平恒力F拉动小车，下列关于木块的加速度a m和小车的加速度a M，可能正确的有() A.a m＝1 m/s2，a M＝1 m/s2 B.a m＝1 m/s2，a M＝2 m/s2 C.a m＝2 m/s2，a M＝4 m/s2 D.a m＝3 m/s2，a M＝5 m/s2 【参考答案】AC 【名师解析】隔离木块，分析受力，木块和小车恰不发生相对滑动时，它们有相同的加速度，由牛顿第二定律有μmg＝ma m，解得a m＝2 m/s2。木块和小车不发生相对滑动时，二者加速度相等，木块和小车发生相对滑动时，a m＝2 m/s2，小车的加速度a M为大于2 m/s2的任意值。可能正确的是A和C。 4.(2016·河北省衡水中学调研)如图甲所示，A、B两物体叠放在一起放在光滑的水平面上，B物体从静止开始受到一个水平变力的作用，该力与时间的关系如图乙所示，运动过程中A、B始终保持相对静止。则在0～2t0时间内，下列说法正确的是() 高三 叠加体和连接体专题复习 叠加体模型有较多的变化，解题时往往需要进行综合分析(前面相关例题、练习较多)，下列两个典型的情境和结论需要熟记和灵活运用． 1．叠放的长方体物块A 、B 在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程中(如图9－9所示)，A 、B 之间无摩擦力作用． 图9－9 2．如图9－10所示，一对滑动摩擦力做的总功一定为负值，其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量，与单个物体的位移无关，即Q 摩＝f·s 相． 能够受力分析。 3．（2013山东省威海质检）如图，在光滑的水平面上，叠放着两个质量分别为m 、M 的物体（m ＜M ）， 用一水平恒力作用在m 物体上，两物体相对静止地向右运动。现把此水平力作用在M 物体上，则以下说法正确的是 A ．两物体间的摩擦力大小不变 B ．m 受到的合外力与第一次相同 C ．M 受到的摩擦力增大 D ．两物体间可能有相对运动 4．（2013河北省石家庄名校质检）如图所示，木块A 质量为1kg ，木块B 的质量为2kg ，叠放在 水平地面上，AB 间的最大静摩擦力为1 N ，B 与地面间的动摩擦系数为0.1，今用水平力F 作用于B ，则保持AB 相对静止的条件是F 不超过（g = 10 m/s 2）( ) A ．3 N B ．4 N C ．5 N D ．6 N 5.如图1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 C ．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 2008高考物理二轮专题复习 叠加体问题精选试题训练 Ⅰ选择题 1、如图所示，两个等大的水平力F 分别作用在物体B 、C 上．物体A 、B 、C 都处于静止状态．各接触面与水平地面平行．物体A 、C 间的摩擦力大小为f 1，物体B 、C 间的摩擦力大小为f 2，物体C 与地面间的摩擦力大小为f 3，则（B ） A. 0,0,0321===f f f B. 0,,0321===f F f f C. 0,0,321===f f F f D. F f F f f ===321,,0 2、如图所示，在水平桌面上叠放着质量均为M 的A 、B 两块木板，在木板A 的上方放着一个质量为m 的物块C ，木板和物块均处于静止状态。A 、B 、C 之间以及B 与地面之间的动摩擦因数都为μ。若用水平恒力F 向右拉动木板A ，使之从C 、B 之间抽出来，已知重力加速度为g 。则拉力F 的大小应该满足的条件是 （C ） A 、F > μ（2m ＋M ）g B 、F > μ（m ＋2M ）g C 、F > 2μ（m ＋M ）g D 、F > 2μmg 3、如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块质量为m ，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M 和m 连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ。开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m 拉至右端，拉力至少做功为（A ）． A 、μmgL B 、2mgL C 、mgL ／2 D 、gL m M )(+μ 4、光滑水平面上叠放着两个物体A 和B ，如图所示，水平拉力F 作用在物体B 上，使它们从静止开始一起运动。经过时间t ，撤去拉力F ，再经过时间t ，物体A 、B 的动能分别为E A 和E B 。在运动过程中A 、B 始终保持相对静止，以下几种说法：（AC ） A ．E A +E B 等于拉力F 做的功 B ．E A +E B 小于拉力F 做的功 C ．E A 等于撤去拉力F 前摩擦力对物体A 做的功 D ． E A 大于撤去拉力 F 前摩擦力对物体A 做的功 5、如图所示，质量为M 的木板静止在光滑水平面上。一个质量为m 的小滑块以初速度V 0从木板的左端向右滑上木板。滑块和木板的水平速度随时间 变化的图象如图所示.某同学根据图象作出如下一些判断，正确的是 （ACD ） ╰ α 高中物理力学模型及方法 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。 解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg( g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ 假设单B下摆,最低点的速度 ?mgR=2 2 1 B mv V B=R 2g 整体下摆 2mgR=mg 2 R +'2 B '2 A mv 2 1 mv 2 1 + ' A ' B V 2 V=?' A V=gR 5 3 ；' A ' B V 2 V==gR 2 5 6 > V B=R 2g 所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 若V0 F m 求水平初速及最低点时绳的拉力？ 换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v1突然消失),再v2下摆机械能守恒 例：摆球的质量为m，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求：小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多少？ 4．超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y) 向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 1到2到3过程中(1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ 铁木球的运动 用同体积的水去补充 5．碰撞模型：特点，①动量守恒；②碰后的动能不可能比碰前大； ③对追及碰撞，碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。 ◆弹性碰撞：m1v1+m2v2=' 2 2 ' 1 1 v m v m+(1) '2 2 2' 1 2 2 2 1 mv 2 1 mv 2 1 mv 2 1 mv 2 1 + = +(2 ) ◆一动一静且二球质量相等的弹性正碰：速度交换 大碰小一起向前；质量相等，速度交换；小碰大，向后返。 ◆一动一静的完全非弹性碰撞（子弹打击木块模型） mv0+0=(m+M)'v20 mv 2 1 ='2 M)v m ( 2 1 ++E损 E损=2 mv 2 1 一'2 M)v (m 2 1 += 2 2 0E m M M m 2 1 m) (M M M) 2(m mM k v v + = + = + E损可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能E损=fd相=μmg·d相=20 mv 2 1 一'2 M)v (m 2 1 + “碰撞过程”中四个有用推论 弹性碰撞除了遵从动量守恒定律外，还具备：碰前、碰后系统的总动能相等的特征， 设两物体质量分别为m1、m2，碰撞前速度分别为υ1、υ2，碰撞后速度分别为u1、u2，即有：m1υ1+m2υ2=m1u1+m1u2 2 1 m1υ12+ 2 1 m2υ22= 2 1 m1u12+ 2 1 m1u22 a θ v0 A B A B v0 v s M v L 1 2 A v0 模型组合讲解——先加速后减速模型 【模型概述】 物体先加速后减速的问题是运动学中典型的综合问题，也是近几年的高考热点，同学在求解这类问题时一定要注意前一过程的末速度是下一过程的初速度，如能画出速度图象就更明确过程了。 【模型讲解】 例. （2004年全国高考）一小圆盘静止在桌面上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB 边重合，如图1所示。已知盘与桌布间的动摩擦因数为1μ，盘与桌面间的动摩擦因数为2μ。现突然以恒定加速度a 将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB 边。若圆盘最近未从桌面掉下，则加速度a 满足的条件是什么？（以g 表示重力加速度） 图1 解析：根据题意可作出物块的速度图象如图2所示。设圆盘的质量为m ，桌边长为L ，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为1a ，有11ma mg =μ 图2 桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以2a 表示加速度的大小，有22ma mg =μ 设盘刚离开桌布时的速度为1v ，移动的距离为1x ，离开桌布后在桌面上再运动距离2x 后便停下，由匀变速直线运动的规律可得： 11212x a v = ① 22212x a v = ② 盘没有从桌面上掉下的条件是：2 21L x x ≤+ ③ 设桌布从盘下抽出所经历时间为t ，在这段时间内桌布移动的距离为x ，有： 21122121t a x at x ==，，而2 1L x x =-，求得： 1a a L t -=，及1 111a a L a t a v -== 联立解得2121)2(μμμμg a +≥ 【模型特征】 “先加速后减速”模型的v-t 图象中速度为临界点，斜率为加速度、面积为位移。 处理“物体先加速后减速”问题的方法很多，我们可以根据已知条件采用三大定理处理，也可以根据图象快捷处理，借助图象法为我们更加清晰准确的采用全过程法提供了保证。 【热点图象】 直线运动的s-t 图；直线运动的v-t 图；平抛运动的y-x 图；机车启动的P-t 图；简谐运动的x-t 图；简谐波的y-x 图；受迫振动的共振曲线；电场线；磁感线；闭合电路的U-I 图；闭合电路的P 出-R 图；部分电路的U-I 图；分子力随距离变化的F 分-r 图；分子势能随距离变化的E P -r 图；电磁感应中的Φ-t 图；电磁感应中的I-t 图；光电效应中的E km -γ图。 识图要点： ①运用图象首先要搞清楚纵横轴所代表的物理量，明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。如s-t 图象与v-t 图象在纵轴上的区别；简谐运动图象与简谐波的图象在横轴上的差异等。 ②图线并不表示物体实际运动的轨迹。如匀速直线运动的s-t 图象是一条斜向上的直线，但实际运动的轨迹可以是任意方向的。 ③了解图象的物理意义。从图象的形状看出物理过程，在很多情况下，写出物理量的解析式与图象对照，更有助于理解图象物理意义。 ④要特别关注图象中的“点”、“线”、“面”、“斜率”、“截距”等及其对应物理意义。“点”代表状态，描述物体在该状态下所具有的特征；“线”代表过程，描述物体在一段过程中随着横轴所代表的物理量的变化，纵轴代表物理量的变化情况；“面”指的是图线与横轴所围成的面积，表示纵轴所代表的物理量对横轴所代表的物理量的积累；“斜率”指的是x y x ??→?0lim ，当横轴为时间轴时，斜率表示纵轴所示物理量对时间的变化率；“截距”指的是图线与纵轴的交点，当横轴为时间轴时截距描述初态特征。 【模型演练】 （昆明市高中三年级统一检测）一个质量为m=0.2kg 的物体静止在水平面上，用一水平恒力F 作用在物体上10s ，然后撤去水平力F ，再经20s 物体静止，该物体的速度图象如图3所示，则下面说法中正确的是（ ） A. 物体通过的总位移为150m B. 物体的最大动能为20J 多对象问题——连接体、叠加体问题 连接体：两个或两个以上由连接装置（绳、杆、弹簧）组成的系统。 两个或两个以上的物体重叠在一起，构成的物体系统叫叠加体； 叠加体与连接体的不同之处是除了有弹力作用外，还常常有内部摩擦力。 解决多对象问题方法： 口诀：一定对象二画力；三看状态四分析。 定对象：明确研究对象（质点、结点、物体还是整体） 画力：几何中心画受力图，按重-弹-摩顺序分析，防止错力、多力、漏力。 看状态：检查受力分析能否使物体题目要求的运动状态。（运动状态改变时，受力往往也会改变） 分析：根据各力关系，选择合适方法求解。 核心方法：整体法和隔离法。（求外力用隔离法，解决内力用隔离法） 解题纽带：分析接触面的速度、受力和位移关系入手，灵活处理。 连接体问题还会涉及到关联速度问题，延绳子（杆）方向的分速度相等。 注意事项：叠加体在竖直方向上有加速度时，会发生超重失重现象。不要当成平衡问题处理。 除了整体法和隔离法解决多对象问题外，还可以灵活运用换元法、矢量合成、分解加速度、vt图像法。 平衡状态的多对象问题 例1: 如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜。A的左侧靠在光滑的竖直墙面上，关于两木块的受力，下列说法正确的是（） A. A、B之间一定存在摩擦力作用 B. 木块A可能受三个力作用 C. 木块A一定受四个力作用 D. 木块B受到地面的摩擦力作用方向向右 例2: 如图所示，有5 000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止．若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45°.则第2011个小球与2012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角α的正切值等于() A. 2989 5000 B. 2011 5000 C. 2011 2089 D. 2089 2011 例3: 如图所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上，现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B，它们均静止不动，则() A．F1、F2一定等大反向 B．木块A、斜劈B间一定存在摩擦力 C．斜劈B与地面间一定存在摩擦力 D．地面对斜劈B的支持力的大小一定等于(M＋m)g 力学常见模型归纳 一.斜面问题 在每年各地的鬲考卷中几乎都有关于斜面模型的试题?在前面的复习中，我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理淸解題思路和选择解题方法. 1. 自由释放的滑块能在斜面上(如13 9-1甲所示)匀速下滑时，m与M之间的动摩擦因数u =g t an 8 ? 图9-1甲 2. 自由释放的滑块在斜面上(如图9一1甲所示)： (1 )静止或匀速下滑时，斜面M对水平地面的跻摩擦力为零； (2) 加速下滑时，斜面对水平地面的務摩擦力水平向右； (3) 减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左. 3. 自由释放的滑块在斜面上(如图9-1乙所示)匀速下滑时，M对水平地面的静摩擦力为零，这一过程中再在m上加上任何方向的作用力，(在m停止前)M对水平地面的静摩擦力依然为零(见一轮书中的方法概述). 图9-1乙 4?悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9-2所示)： 图9-2 (1 )向下的加速度a = g s in 6时，悬绳稳定时将垂直于斜面； ⑵向下的加「速度a>g s in 8时，悬绳稳定吋将僞离垂直方向向上; (3)向下的加速皮aVgsi n 6时，悬绳将偏离垂直方向向下. 5 ?在倾角为0的斜面上以速度vO平抛一小球(如图9-3所示)： 图9一3 (1 )落到斜面上的时间t = \f(2vOtan 6, g); (2)落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角a恒定，且tan a =2ta n 0 ,与初速度无关； 6.如图9—4所示，当整体有向右的加速度a =gtan 0时,m 能在斜面上保持相对静止. 7?在如图9-5所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨光 滑时,ab 棒所能达到的稳定速度⑷二错误!. 8.如图9-6所示，当各接触面均光滑时，在小球从斜面顶端滑下的过程中，斜面后退的位 移 s= \f (m, m+M) L ? ?例1有一些问題你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和 判斷?例如从解的物理董单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结呆等方 面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判斷解的合理性或正确性. 举例如下：如图9-7甲所示，质量为M 、倾角为6的滑块A 放于水平地面上?需巴质量为口的 滑块B 放在A 的斜面上.忽略一切摩擦，有人求得B 相对地面的加速度 a= \ f (M+m, M+ m s i n2 0 ) gsin 6,式中 g 为重力加速度. 对于上述解，某同学首先分析了等号右側的量的单位，没发现问题?他 进一步 利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判斷，所得结论都是“解可能是对的”?但 是，其中有一项是错误的，请你指出该项() A ?当0 =0°时.该解给出a=0,这符合常识，说明该解可能是对的 B. 当8 =90°时，该解给出a=g,这符合实验结论，说明该解可能是对的 C. 当M?m 时，该解给出avgsin 0 ,这符合预期的结果，说明该解可能是对的 D. 当m?M 时，该解给出a ~错误!，这符合预期的结果，说明该解可能是对的 ⑶经过tc = v 0 t an g 小球距斜面就远，最大距^d = v Osin 6)2 2gcos 6 高 中 物 理 - - 连 接 体 模 型 连接体模型： 是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本 方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时 , 可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用 ( 如求相互间的压力或相互间的摩擦力等 ) 时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方 法。 连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒 ( 单个球机械能不守恒 ) 与运动方向和有无摩擦 ( μ相同 ) 无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 m 1 记住： N=m 2 F 1 m 1F 2 (N 为两物体间相互作用力 ), m m 1 m 2 2 一起加速运动的物体的分子 m 1F 2 和 m 2F 1 两项的规律并能应用 m 2 F N m 2 m 1 讨论：① F 1≠0；F 2=0 F=(m 1 +m 2 )a N= N=m 2a F m 1 m 2 m 2 F m 1 m 2 ② F 1 ≠0；F 2≠0 F= m 1 (m 2g) m 2 (m 1g) m 1 m 2 N= m 2 F 1 m 1F 2 m 1 m 2 F= m 1 (m 2 g ) m 2 (m 1gsin ) m 1 m 2 m A (m B g ) m B F F= m 1 m 2 F 1 >F 2m 1>m 2N 1 高中物理典型模型及处理方法 解决物理问题的一般方法可归纳为以下几个环节： 审视物理情景构建物理模型转化为数学问题还原为物理结论 有些题目所设物理情境是不清晰的，但只要抓住问题的主要因素，忽略次要因素，恰当的将复杂的对象或过程向隐含的理想化模型转化，就能使问题得以解决。 ●物理模型常常有下面三种 (1)“对象模型”：即把研究的对象的本身理想化．用来代替由具体物质组成的、代表研究对象的实体系统，称为对象模型。 表示实际物体在某种条件下的近似与抽象，如质点、点电荷、点光源、单摆、弹簧振子、理想气体、理想变压器、原子核式模型、理想电表等； (2)条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化.排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因素，突出外部条件的本质特征或最主要的方面，从而建立的物理模型称为条件模型． 条件模型分为两类： （1）作用条件模型：如恒力、合外力为零、阻力与速度成正比、恒定电压等。 （2）约束条件模型：如光滑平面、无限长导轨、不可伸长的轻绳或杆、轻质弹簧、匀强磁场等。 (3)过程模型：把具体物理理过程纯粹化、理想化后抽象出来的一种物理过程，称过程模型 如匀速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞等。 这三类模型的相互关系是：一旦对象模型和条件模型确定，过程模型就随之被确定。 单一物体的运动过程模型 一、静止（v=0且a=0） 二、匀速直线运动(速度不变的运动) 特征：合力为零，受力平衡 处理方法：二力平衡看条件：（同体共线等值反向） 三力平衡三角形：（知道角度解三角形——正弦定理、余弦定理、勾股定理 不知道角度相似三角形——图解法） 多力平衡正交分解（坐标系选取的原则——少分矢量，少分待求量） 三、匀变速直线运动（含匀加速、匀减速、匀变速往返） 口诀：五量五公式，知三求另二，方向定正负，陷阱莫落入 五量：x v0 v t a t 五公式： 陷阱：（加速度突变）：匀加速时最大速度限定，匀减速时最小速度限定，有去无返，往返不对称 处理思路：受力分析后作v-t图象 常例：汽车刹车，传送带上物体的运动 讨论：⑴、物体初速度为零（轻放）V0向左或向右， ⑵、V0大于V带、或是小于V、等于V， ⑶、传送带有限长或是无限长 作出相应v-t图象 2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 第二部分相互作用 六．叠加体平衡问题（提高篇） 一．选择题 1．（2019湖南湘潭三模）如图所示，四个球A、B、C、D大小完全相同，A、B、C的重力皆为G，D的重力为3G．A、B、C放置在水平面上，两两接触并用轻质细线捆扎，D球置于A、B、C三球之上，则下列说法正确的是（） A．A、B、C三球与地面之间一定没有摩擦力 B．A、B、C三球两两之间的弹力一定不为零 C．地面对A球的支持力为2G D．A球对D球的支持力为G 【参考答案】C 【名师解析】对A球竖直面内受力分析，受重力、地面的支持力、D球的压力、绳的弹力F，四个力作用下可能平衡，也可能不平衡，若不平衡则需要地面提供摩擦力保持平衡，故A错误；细线捆扎，细线对球作用有弹力，若此弹力适当，则水平方向A、B、C三球之间弹力就有可能为零，选项B错误；把四个球作为整体受力分析，设地面对每个球（或A球）的支持力为N，则3N＝6G，故N＝2G，选项C正确；隔离D球受力分析，ABC三球对D球支持力的矢量和等于3G，A球对D球的支持力一定大于G ，选项D错误。 2.（2018福建质检）课堂上，老师准备了“∟”型光滑木板和三个完全相同、外表面光滑的匀质圆柱形积木，要将三个积木按图示（截面图）方式堆放在木板上，则木板与水平面夹角θ的最大值为（） A ．30° B ．45° C ．60° D ．90° 【参考答案】 A 【考查内容】本题是以三个圆柱形积木在“∟”型光滑木板上处于平衡状态为情境，主要考查共点力的平衡等知识。侧重考查推理能力，要求考生深刻理解共点力的平衡条件，运用特殊值法解决实际问题。体现相互作用观念与科学推理等物理核心素养的考查。 【试题分析】若θ取任意角结合各圆柱的受力情况进行计算，数学运算过程繁琐不易得到结果，而考虑临界情况，取特殊值进行分析，可简化过程。θ取0°时，下面两圆柱之间将会分开，无法稳定，应适当增大θ以保持系统稳定，此时下面两圆柱之间有弹力；当下面两圆柱之间的弹力恰好为0时，对应的θ为最小值；继续增大θ，右圆柱和上圆柱之间弹力减小，若θ太大，此两圆柱将分开，临界情况为θ取30°时，左边两圆柱的圆心连线在竖直方向上，保证上圆柱只受到两个力的作用恰好处于平衡状态，此时与右圆柱间相互接触且无弹力，故A 正确。本题的解题关键是应用共点力的平衡条件，灵活选取研究对象，运用特殊值法解决问题。 3．（2018全国联考）如图所示，水平地面粗糙，竖直墙面光滑，A 是一个光滑圆球，B 是与A 半径相等的半圆球，A 、B 均保持静止。将B 向左移动稍许，A 、B 仍处于静止状态。下列说法正确的是（ ） A ．墙壁对A 的弹力变大 B ．B 对地面的压力变小 C ．A 对B 的压力变大 D ．B 受到地面的摩擦力变小 【参考答案】D 【名师解析】设墙壁对A 的弹力为F 1，B 对A 的弹力为F 2，A 和B 圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，根据共点力的平衡条件，对A 得mg F =θcos 2，12sin F F =θ，解得θ cos 2mg F =，θtan 1mg F =，因为θ变小，所以F 1和F 2都变小，选项AC 错误；B 受到地面的摩擦力等于F 1，也是变小的，选项D 正确；B 对地面的压力等于A 、B 的总重力，是不变的，选项B 错误。 4. 如图所示，叠放在一起的A 、B 两物体放置在光滑水平地面上，A 、B 之间的水平接触面是粗糙的，细线 、力学常见模型归纳 一．斜面问题 在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题．在前面的复习中，我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法． 1．自由释放的滑块能在斜面上(如图9－1 甲所示)匀速下滑时，m 与M 之间的动摩擦因数μ＝gtan θ． 2．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1 甲所示)： (1)静止或匀速下滑时，斜面M 对水平地面的静摩擦力为零； (2)加速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向右； (3)减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左． 3．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1 乙所示)匀速下滑时，M 对水平地面的静摩擦力为零， 这一过程中再在m 上加上任何方向的作用力，(在m 停止前)M 对水平地面的静摩擦力依然为零(见一轮书中的方法概述)． 4．悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9－2 所示)： (1)向下的加速度a＝gsin θ时，悬绳稳定时将垂直于斜面； (2)向下的加速度a>gsin θ时，悬绳稳定时将偏离垂直方向向上； (3)向下的加速度a (3)经过 tc ＝v0tan θ 小球距斜面最远，最大距离 d ＝(v0sin θ)2． 6．如图 9－4 所示，当整体有向右的加速度 a ＝gtan θ 时，m 能在斜面上保持相对静止． 7．在如图 9－5 所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨 8．如图 9－6 所示，当各接触面均光滑时，在小球从斜面顶端滑下的过程中，斜面后退的位 m m ＋M ?例 1 有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和 判 断．例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等 方面进 行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性． 举例如下：如图 9－7 甲所示，质量为 M 、倾角为 θ 的滑块 A 放于水平地面上． 把质量为 m 的滑块 B 放在A 的斜面上．忽略一切摩擦，有人求得 B 相对地面的加速度a ＝ M ＋m 进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断，所得结论都是“解可能是对的”．但是， 其 中有一项是错误的，请你指出该项( )光滑时，ab 棒所能达到的稳定速度 vm ＝ mgRsin θ B2L2 ． L ． 叠加体的力学问题以延伸 1、如图所示，两个等大的水平力F 分别作用在物体B 、C 上．物体A 、B 、C 都处于静止状态．各接触面与水平地面平行．物体A 、C 间的摩擦力大小为f 1，物体B 、C 间的摩擦力大小为f 2，物体C 与地面间的摩擦力大小为f 3，则（ ） A. 0,0,0321===f f f B. 0,,0321===f F f f C. 0,0,321===f f F f D. F f F f f ===321,,0 2、如图所示，在水平桌面上叠放着质量均为M 的A 、B 两块木板，在木板A 的上方放着一个质量为m 的物块C ，木板和物块均处于静止状态。A 、B 、C 之间以及B 与地面之间的动摩擦因数都为μ。若用水平恒力F 向右拉动木板A ，使之从C 、B 之间抽出来，已知重力加速度为g 。则拉力F 的大小应该满足的条件是 （ ） A 、F > μ（2m ＋M ）g B 、F > μ（m ＋2M ）g C 、F > 2μ（m ＋M ）g D 、F > 2μmg 3、如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块质量为m ，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M 和m 连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ。开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m 拉至右端，拉力至少做功为（ ）． A 、μmgL B 、2mgL C 、mgL ／2 D 、gL m M )(+μ 4、光滑水平面上叠放着两个物体A 和B ，如图所示，水平拉力F 作用在物体B 上，使它们从静止开始一起运动。经过时间t ，撤去拉力F ，再经过时间t ，物体A 、B 的动能分别为E A 和E B 。在运动过程中A 、B 始终保持相对静止，以下几种说法：（ ） A ．E A +E B 等于拉力F 做的功 B ．E A +E B 小于拉力F 做的功 C ．E A 等于撤去拉力F 前摩擦力对物体A 做的功 D ． E A 大于撤去拉力 F 前摩擦力对物体A 做的功 5、如图所示，质量为M 的木板静止在光滑水平面上。一个质量为m 的小滑块以初速度V 0从木板的左端向右滑上木板。滑块和木板的水平速度随时间变化的图象如图所示.某同学根据图象作出如下一些判断，正确的是（ ） A ．滑块与木板间始终存在相对运动； B ．滑块始终未离开木板； C ．滑块的质量大于木板的质量； D ．在1t 时刻滑块从木板上滑出。 6、如图(a )所示，质量为2m 的长木板，静止地放在光滑的水平面上， 另一质量为m 的小铅块（可视为质点）以水平速度v 0滑上木板左端，恰能滑至木板右端且 与木板保持相对静止，铅块运动中所受的摩擦力始终不变。若将木板分成长度与质量均相等（即m 1 = m 2 = m ）的两段1、2后紧挨着放在同一水平面上，让小铅块以相同的初速度V 0由 V 0 V O t V 0/2 t 1 V 0 M m高一物理力学专题提升专题08整体法和隔离法在连接体与叠加体模型中的应用
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