2020届高考物理一轮复习难点突破连接体问题
两个或两个以上物体相互连接参与运动的系统称为连接体.以平稳态或非平稳态下连接体咨询题拟题多次出现于高考卷面中,是考生备考临考的难点之一.
●难点展台
1.〔★★★★〕如图2-1,质量为2 m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计,质量为m的物块B与地面的动摩擦因数为μ,在水平推力F的作用下,A、B做加速运动,A对B的作用力为____________.
2.〔★★★★〕A的质量m1=4 m,B的质量m2=m,斜面固定在水平地面上.开始时将B按在地面上不动,然后放手,让A沿斜面下滑而B上升.A与斜面无摩擦,如图2-2,设当A沿斜面下滑s距离后,细线突然断了.求B上升的最大高度H.
●案例探究
[例1]〔★★★★〕如图2-3所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止开释后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的
A30?图2?2F2mAmB图2?1B11,即a=g,那么小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多22少?
图2-3
命题意图:考查对牛顿第二定律的明白得运用能力及灵活选取研究对象的能力.B级要求.
错解分析:〔1〕部分考生适应于具有相同加速度连接体咨询题演练,关于〝一动一静〞连续体咨询题难以对其隔离,列出正确方程.〔2〕思维缺乏创新,对整体法列出的方程感到疑咨询.
解题方法与技巧: 解法一:〔隔离法〕
木箱与小球没有共同加速度,因此须用隔离法.
图2—4
取小球m为研究对象,受重力mg、摩擦力Ff,如图2-4,据牛顿第二定律得: mg-Ff=ma
①
取木箱M为研究对象,受重力Mg、地面支持力FN及小球给予的摩擦力Ff′如图2-5.
据物体平稳条件得: FN-Ff′-Mg=0 且Ff=Ff′ 由①②③式得FN=
② ③
2M?mg 2图2-5
由牛顿第三定律知,木箱对地面的压力大小为 FN′=FN=
2M?mg. 2解法二:〔整体法〕
关于〝一动一静〞连接体,也可选取整体为研究对象,依牛顿第二定律列式: 〔mg+Mg〕-FN=ma+M×0
2M?mg,由牛顿第三定律知: 22M?m木箱对地面压力FN′=FN=g.
2故木箱所受支持力:FN=
[例2]〔★★★★〕一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图2-6,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时,求绳的拉力及斜面对小球的弹力.
命题意图:考查对牛顿第二定律的明白得应用能力、分析推理能力及临界条件的挖掘能力.B级要求.
错解分析:对物理过程缺乏清醒认识,无法用极限分析法挖掘题目隐含的临界状态及条件,使咨询题难以切入.
解题方法与技巧:当加速度a较小时,小球与斜面体一起运动,现在小球受重力、绳拉力和斜面的支持力作用,绳平行于斜面,当加速度a足够大时,小球将〝飞离〞斜面,现在小球受重力
和绳的拉力作用,绳与水平方向的夹角未知,题目中要求a=10 m/s2时绳的拉力及斜面的支持力,必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0.〔现在,小球所受斜面支持力恰好为零〕
由mgcotθ=ma0 因此a0=gcotθ=7.5 m/s2 因为a=10 m/s2>a0
图2-6
图2-7
因此小球离开斜面N=0,小球受力情形如图2-7,那么Tcosα=ma, Tsinα=mg
因此T=(ma)2?(mg)2=2.83 N,N=0. ●锦囊妙计 一、高考走势
连接体的拟题在高考命题中由来已久,考查考生综合分析能力,起初是多以平稳态下的连接体的题出现在卷面上,随着高考对能力要求的不断提高,近几年加强了对非平稳态下连接体的考查力度.
二、处理连接体咨询题的差不多方法
在分析和求解物理连接体命题时,第一遇到的关键之一,确实是研究对象的选取咨询题.其方法有两种:一是隔离法,二是整体法.
1.隔离〔体〕法
〔1〕含义:所谓隔离〔体〕法确实是将所研究的对象--包括物体、状态和某些过程,从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法.
〔2〕运用隔离法解题的差不多步骤:
①明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原那么是:一要包含待求量,二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少.
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、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图或某时期的运动过程示意图.
④查找未知量与量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解. 2.整体法
〔1〕含义:所谓整体法确实是将两个或两个以上物体组成的整个系统或整个过程作为研究对象进行分析研究的方法.
〔2〕运用整体法解题的差不多步骤: ①明确研究的系统或运动的全过程. ②画出系统的受力图和运动全过程的示意图.
③查找未知量与量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解.