4.5 牛顿运动定律的综合应用（7）连接体 课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册(共34张PPT)

(共34张PPT)
动力学典型物理模型
连接体概述
连接体
运动中的几个物体或上下叠放在一起或前后挤靠在一起或通过轻绳、轻杆、轻弹簧等连在一起的物体组。常用到整体法与隔离法。
类型 叠放 挤靠 轻绳 轻杆 轻弹簧
内力 摩擦力 弹力 方法 整体法、隔离法 知识 牛顿运动定律 按a分类 ①a相同：内力公式 ②a大小相等方向不同 ③a大小不等方向相同 ④a大小不等方向不同 a 大 小 相 等 方 向 相 同 组合类型 驱动类型 常见情境 内力公式 适用条件
前后挤靠 正压力 驱动 弹 力 驱 动 ①与有无摩擦无关(若有摩擦，两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同)
②轻绳、轻杆、轻弹簧，重力忽略不计
③物体系统在水平面、斜面或竖直方向上一起加速运动时，结论都成立
轻绳连接 绳上张力 驱动 轻杆连接 杆上弹力 驱动 轻弹簧 连接 弹簧弹力 驱动 上下叠放 静摩擦力 驱动 地面粗糙
做法相同
a 大 小 相等 方 向 相 同 组合类型 驱动类型 常见情境（μP、μQ）
牛二公式
轻绳 轻杆 弹簧 连接 弹 力
a 大 小 相 等 方 向 不 同 组合类型 驱动类型 常见情境（mB＞mA）
牛二公式
轻 绳 + 滑 轮 绳 上 张 力
a 大 小 不等 方 向 不 同 组合类型 驱动类型 常见情境(mB=3mA)
牛二公式
轻绳 + 滑轮 关联速度 问题见 曲线运动 绳 上 张 力
a 大 小 不等 方 向 相 同 组合类型 驱动类型 常见情境
牛二公式
叠 放 （板块详讲） 摩 擦 力
M：F-μM(M+m）g-μmmg=MaM
m：μmmg=mam
动力学连接体模型(1)
内力公式推导
外力F+内力弹
（前后挤靠、绳上张力、杆上弹力、弹簧弹力）
a 大 小 相 等 方 向 相 同 组合类型 驱动类型 常见情境 内力公式 适用条件
前后挤靠 正压力 驱动 弹 力 驱 动 ①与有无摩擦无关(若有摩擦，两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同)
②轻绳、轻杆、轻弹簧，重力忽略不计
③物体系统在水平面、斜面或竖直方向上一起加速运动时，结论都成立
轻绳连接 绳上张力 驱动 轻杆连接 杆上弹力 驱动 轻弹簧 连接 弹簧弹力 驱动 上下叠放 静摩擦力 驱动 地面粗糙
做法相同
如图甲所示，将两质量不同的物体P、Q放在倾角为的光滑斜面体上，在物体P上施加沿斜面向上的恒力F，使两物体沿斜面向上做匀加速直线运动；图乙为将图甲中的斜面体调整为水平，并在物体P上施加水平恒力F；图丙为两物体叠放在一起，在物体P上施加一竖直向上的恒力F使二者向上加速运动. 三种情况下力F大小相等，加速度大小分别为a甲、a乙、a丙，两物体间的作用力分别为F甲、F乙、F丙，则下列说法正确的是（ ）
A．a乙最大，F乙最大
B．a丙最大，F丙最大
C．
D．
如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为（　　）
A．F-2μmg
B．+μmg
C．μmg
D．
a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连．当用大小为F的恒力沿水平方向拉着 a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1;当用恒力F竖直向上拉着 a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2；当用恒力F倾斜向上向上拉着 a，使a、b一起沿粗糙斜面向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x3，如图所示．则（ ）
A．x1= x2= x3
B．x1 >x3= x2
C．若m1>m2，则 x1>x3= x2
D．若m1一列列驰骋的中欧班列将急需的防疫及生产生活物资送至沿线各国，为战胜疫情增添了信心和力量，成为各国携手抗疫的“生命通道”。假设某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第4节对第5节车厢的牵引力为F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第4节对倒数第5节车厢的作用力为(　　)
A．F
B．
C．
D．
动力学连接体模型(2)
叠放
F
F
粗糙类型 实际情境 相对静止条件
地面光滑 AB（μ） F=（mA+mB)a0，μmAg=mAa0
临界：a0=μg，F=（mA+mB)μg
①a≤a0，相对静止，Fmax=（mA+mB)μg
②a＞a0，相对滑动，F=（mA+mB)a1，μmAg=mAa0
地面（μ1） AB（μ2） F-μ1（mA+mB)g=（mA+mB)a0，μ2mAg=mAa0
临界：a0=μ2g,F=（mA+mB)μ2g
①a≤a0，相对静止，Fmax=μ1（mA+mB)g+（mA+mB)μ2g
②a＞a0，相对滑动，F-μ1（mA+mB)g=（mA+mB)a1，μ2mAg=mBa0
F
F
F
F
地面光滑，AB粗糙
F
（多选）如图甲所示，物块A叠放在木块B上，且均处于静止状态，已知水平地面光滑，A、B间的动摩擦因数μ＝0.2，现对A施加一水平向右的拉力F，测得B的加速度a与拉力F的关系如图乙所示，下列说法正确的是（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10 m/s2）（　　）
A．当F<24 N时，A、B都相对地面静止
B．当F>24 N时，A与B发生相对滑动
C．A的质量为4 kg
D．B的质量为3 kg
地面光滑，AB粗糙
F
在水平光滑地面上，长木板M和小滑块m叠放在一起，开始它们均静止。现将水平向右的恒力F作用在M的右端，已知长木板和小滑块之间动摩擦因数μ=0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，M=2kg，m=1kg，g=10m/s2，如图所示。当F取不同数值时，小滑块的加速度a可能不同，则以下正确的是（　　）
A．若F=6.0N则a=3.0m/s2
B．若F=8.0N则a=4.0m/s2
C．若F=10N则a=3.0m/s2
D．若F=15N则a=4.0m/s2
地面粗糙，AB粗糙
F
如图所示，小物块A叠放在长方体物块B上，B置于粗糙水平面上。A、B质量分别为mA=2kg，mB=1kg，A、B之间动摩擦因数μ1=0.3，B与地面之间动摩擦因数μ2=0.1，现对A施加水平力F且F从0开始逐渐增大，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g=10m/s2。则下列说法正确的是（　　）
A．当F小于6N时，A、B都相对地面静止
B．当F增大到6N时，A、B开始发生相对滑动
C．当F等于9N时，B的加速度为1m/s2
D．当F增大到12N时，A、B开始发生相对滑动
地面粗糙，AB粗糙
F
（多选）如图所示，物块A、B静止叠放在水平地面上，B受到大小从零开始逐渐增大的水平拉力F作用，A、B间的摩擦力f1、B与地面间的摩擦力f2随水平拉力F变化的情况如图乙所示。已知物块A的质量m=3kg，取g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　）
A．当0B．当4NC．A、B两物块间的动摩擦因数为0.2
D．物块B与地面间的动摩擦因数为0.2
动力学连接体模型(3)
弹簧连接体
（多选）如图甲所示，物块a、b之间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物体a的质量为1.2kg。开始时两物块均静止，弹簧处于原长，t=0时对物块a施加水平向右的恒力F，t=1s时撤去，在0~1s内两物体的加速度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度内，整个运动过程中以下分析正确的是（　　）
A．b物体的质量为0.8kg
B．t=1s时物块a、b的速度大小相同
C．t=1s时a的速度大于0.8m/s
D．0~1s内弹簧弹力先增大后减小
如图所示，在倾角30°的光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连接的小物块A、B，已知A、B的质量均为m=1kg，轻弹簧的劲度系数为k=100N/m，C为一固定挡板。系统开始处于静止状态。现用一恒力F=20N沿斜面方向拉物块A，使之向上运动，已知重力加速度g=10m/s2。求
（1）B刚要离开C时，小物块A的加速度大小；
（2）从施加F开始到B刚要离开C的过程中，物块A的位移大小。
如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为1kg的物体A、B（B物体与弹簧栓接），弹簧的劲度系数为k=50N/m，初始时系统处于静止状态。现用大小为15N，方向竖直向上的拉力F作用在物体A上，使物体A开始向上运动，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，下列说法错误的是（　　）
A．外力施加的瞬间，A、B的加速度大小为7.5m/s2
B．当弹簧压缩量减小0.05m时，A、B间弹力大小为2.5N
C．A、B分离时，A物体的位移大小为0.1m
D．B物体速度达到最大时，弹簧被压缩了0.2m
如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定在天花板上，下端与质量为m的物块A相连接。初始时刻，用挡板B托住物块A，使其处于静止状态，弹簀处于自由状态。利用计算机系统精确控制使挡板B竖直向下做加速度大小为a=0.5g的匀加速直线运动，直至挡板与物块A分离，分离后物块A继续向下做加速度减小的加速运动，达到最大速度Vm，而后继续向下减速运动到达最低点。此后物块A在竖直方向做往复运动。求：
（1）挡板B与物块A分离时，弹簧的伸长量x1；
（2）物块A达到最大速度Vm时，弹簧的伸长量x2；
（3）以弹簧原长时物块A所在位置为坐标原点O，向下为正方向建立坐标轴Ox。
（a）定性画出物块A从静止到第一次达到最大速度Vm的过程中，其加速度a随坐标x变化的图像；
（b）由a-x图像求物块A的最大速度Vm。
动力学连接体模型(4)
轻绳连接体
如图所示，粗糙水平面上放置质量分别为m、2m和3m的3个木块，木块与水平面间动摩擦因数相同，其间均用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使3个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是（　　）
A．绳断前，a、b两轻绳的拉力比总为4：1
B．当F逐渐增大到FT时，轻绳a刚好被拉断
C．当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳a还不会被拉断
D．若水平面是光滑的，则绳断前，a、b两轻绳的拉力比大于4：1
如图所示，物体A质量为2kg，物体B重0.5kg，不计一切摩擦和绳的重力，g取10m/s2。当两物体由静止释放后，物体A的加速度与绳子上的张力分别为（　　）
A．6m/s2，8N
B．10m/s2，8N
C．8m/s2，16N
D．6m/s2，16N
(多选）如图所示，质量为m的物块A静置在水平桌面上，通过足够长的轻绳和轻质滑轮悬挂着质量为4m的物块B。现由静止释放物块A、B，以后的运动过程中物块A不与定滑轮发生碰撞。已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦阻力，下列说法正确的是（　　）
A．在相同时间内物块A、B运动的路程之比为1∶2
B．物块A、B的加速度之比为2∶1
C．轻绳的拉力为
D．B下落高度h时速度为
如图所示，小车静止在平直路面上，车中挂着一个质量为m=2kg的小球，绳AC与水平车顶的夹角θ=53°，绳子BC水平，重力加速度g=10m/s2，cos53°=0.6，sin53°=0.8．求：
（1）小车静止时,小球对绳AC、BC的拉力各为多大；
（2）某时刻起，小车开始向左做匀加速直线运动，绳AC与水平车顶的夹角θ=53°保持不变，绳BC的拉力为零．求小车的加速度大小。