二、叠加体模型
高中物理 叠加体模型
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()
物理三连接体与叠加体模型
物理力学模型——连接体与叠加体
1.如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升。夹子和木块的质量分别为m和M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f。若木块不滑动,力F的最大值是
A.
() 2f M m
M
+
B.
() 2f M m
m
+
C.
()
2f M m
M
+
-(m+M)g
D.
()
2f M m
m
+
+(m+M)g
2.【答案】:A
【解析】:对整体,由牛顿第二定律,F-(m+M)g=(m+M)a,隔离木块M,由牛顿第二定律,2f-Mg=Ma,
联立解得:F=
()
2f M m
M
+
,选项A正确。
【考点定位】此题考查整体法隔离法受力分析和牛顿第二定律。
2.如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一竖直向下的恒力F,则
A. 物块可能匀速下滑
B. 物块仍以加速度a匀加速下滑
C. 物块将以大于a的加速度匀加速下滑
D. 物块将以小于a的加速度匀加速下滑
3如图4所示,质量分别为m 1、m 2的两个物体通过轻
弹簧连接,在力F 的作用下一起沿水平方向做匀速直
线运动(m 1在地面,m 2在空中),力F 与水平方向成θ
角,则m 1所受支持力N 和摩擦力f 正确的是
A .N= m 1g+ m 2g- F sin θ
B .N= m 1g+ m 2g- F cos θ
C .f=F cos θ
D .f=F sin θ
【答案】AC
【解析】:把两个物体看作一个整体,由两个物体一起沿水平方向做匀速直线运动可知水平方向f=F cos θ,选项C 正确D 错误;设轻弹簧中弹力为F 1,弹簧方向与水平方向的夹角为α,隔离m 2,分析受力,由平衡条件,在竖直方向有,Fsin θ=m 2g+ F 1sin α,
2、叠放体问题(板块模型)
第二讲叠放体问题(板块模型)
模型特点: 涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动.
常见的两种位移关系: 滑块由木板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和木板同向运动,对地位移大小之差等于两者相对位移的大小;反向运动时,对地位移大小之和等于两者相对位移的大小.
解题思路:
(1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和滑板的加速度.
(2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和滑板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和滑板的位移都是对地的位移.
解题方法:
(1)物理过程分析法(2)巧换参考系(3)画v—t图象
易错点:
(1)用牛顿第二定律建立方程时研究对象弄错
(2)计算滑动摩擦力时将正压力弄错
(3)临界条件的分析
一、例题
1.如图甲两物体A、B叠放在光滑水平面上,对物体B施加一水平变力F,F﹣t关系图象如图乙所示.两物体在变力F作用下由静止开始运动,且始终相对静止.则()
A.t时刻,两物体之间的摩擦力最大
B.t时刻,两物体的速度方向开始改变
C.t﹣2t时间内,两物体之间的摩擦力逐渐减小
D.0﹣2t时间内,物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同
2.如图(甲)所示,质量为M的木板静止在光滑水平地面上,现有一质量为m的滑块以一定的初速度v0从木板左端开始向右滑行.两者的速度大小随时间变化的情况如图(乙)所示,则由图可以断定()A.滑块与木板间始终存在相对运动
B.滑块未能滑出木板
C.滑块质量大于木板质量
D.在t1时刻滑块从木板上滑出
3.如图所示,质量M=1kg、长L=1m的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ1=0.4.认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2.若在铁块上加一个水平向右F=8N的恒力,则经过多长时间铁块运动到木板的右端?
叠加体模型的图象处理
块. £ = = = 0时 刻 起 , 给木 块 施 加 一 水 平 恒 力 F. 分 别 用 n 、 n 和 、 表 示 木板 、 木 块 的加 速度 和 速度 大 小 , 下 图 中可能符 合运 动情况 的是 ( ) .
其宗 , 本 文就 其 中的共 性分 析如 下 :
间刚好达 到 滑 动摩 擦 , 达 到 滑 动摩 擦 之 前 , 加 速 度 相
同. 达 到 滑动摩 擦 力之后. 下 面 物体 受力 为 恒力 , 上 面
物体 受力 随 F增 大 而增大. 本题 应用 的知识 点 为牛 顿
第 二定 律 , 牛 顿 第 二定 律 是 经典 力 学 的基 石 , 也 是 高 考考 查 的重 点, 此题 通过 在 随 时 间增 大 的外 力作 用 下 的叠 加体 之 间的相 对静止 和 相 对运 动 , 综 合考 查 牛 顿
二 者均 做匀 加 速 运 动 , 且 n >口 ; 图 象 c 正
确B 、 D错 误 ; 若 F小 于 木块 与木 板 之 间 的 滑 动 摩擦
D
力, 在 水平 恒力 F作用 下 , 二 者一 起做 匀 加速 运 动 , 图
A B
象 A正 确. 答案 : A、 C .
■● ’ — ●
世 间 的 活动 , 缺点 虽多, 但 仍 是 美好 的
叠加体问题的分析技巧
叠加体问题的分析技巧
一、叠加体模型和问题
1、常见叠加体模型
2、常见叠加体问题
(1)求静摩擦力(或绳子拉力、弹簧弹力)的大小和方向
(2)判断物体间能否相对静止,并计算临界拉力或临界加速度
(3)相对滑动问题中的运动学计算、功能计算
二、叠加体问题的分析技巧
1、相对静止与否的判断问题
(1)假设相对静止
搞不清楚物体间是相对静止还是相对滑动时,一般先假设相对静止,然后计算维持物体间相对静止,各接触面所需要的静摩擦力,然后与能提供的最大静摩擦力进行对比——供不应求,就会相会滑动,供求平衡,则能维持相对静止。
【例1】如图4所示,甲、乙两物体质量分别为m 1=2kg ,m 2=3kg ,叠放在水平桌面上。已知甲、乙间的动摩擦因数为μ1=0.6,物体乙与平面间的动摩擦因数为μ2=0.5,现用水平拉力F 作用于物体乙上,使两物体一起沿水平方向向右做匀速直线运动,如果运动中F 突然变为零,则物体甲在水平方向上的受力情况(g 取10m/s 2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()
A.大小为12N ,方向向右
B.大小为12N ,方向向左
C.大小为10N ,方向向右
D.大小为10N ,方向向左
[分析]撤去拉力之后,甲乙两物体到底是相对滑动呢,还是相对静止呢?相对滑动时,两者之间是滑动摩擦力,相对静止时,两者之间的静摩擦力,滑动摩擦力和静摩擦力的算法是不相同的,所以首先需要搞清楚这一点。为了搞清楚这一点,我们就可以先假设两者是相对静止的,然后求出维持两者相对静止所需要的静摩擦力,若此静摩擦力小于两者之间的最大静摩擦力,则假设成立,反之不成立。
专题02+叠合体模型(1)-高考物理模型系列之实物模型+Word版含解析
高中物理系列模型之实物模型
2.叠合体模型(1)
模型界定
叠合体是指相互间紧密接触的物体系统,相互间主要是以接触面弹力及摩擦力发生联系的物体系统。模型破解
1.水平叠合体
物体系统处于同一水平面内,相互间接触面竖直或倾斜,所涉及的问题主要是静力学或动力学问题。
(i)水平叠合体系统通常需要从外到内选取研究对象,然后通过受力分析利用平衡条件或牛顿运动定律解决问题,需注意对称性、整体与隔离的应用。
(ii)水平叠合体系统通常涉及接触面间发生相对滑动或接触面分离的临界状态,注意其临界条件是接触面间弹力为零及静摩擦力达到最大值。
例1.如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为:
例1题图
A.4mg、2mg B.2mg、0
C.2mg、mg D.4m g、mg
【答案】B
例2.将某材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上,A、B紧靠在一起,物体A的角度如图所示.现用水平方向的力F推物体B,使物体A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动,则
A .物体A 在水平方向受两个力的作用,合力为零
B .物体A 只受一个摩擦力
C .物体B 对A 的压力小于桌面对物体A 的摩擦力
D .物体B 在水平方向受三个力的作用 【答案】CD
例3.物体b 在水平推力F 作用下,将物体a 挤压在竖直墙壁上,如图所示,a 、b 处于静止状态,关于a 、b 两物体的受力情况,下列说法不正确的是
A .a 受到两个摩擦力的作用
叠加体模型
m1=1kg 地面光滑
v0=4m/s
μ=0.2
L=1m
m2=0.5kg
fBA
v0
F
1.当力F最小时,而且不会滑脱
A会恰好到右端时速度与B相同
2.当力F最大时,而且不会滑脱
相对静止时能一起向前才不会从后方滑脱
A aA=-μg=-2m/s2
受力分析
相对谁的? 相对地的!
第七页,编辑于星期四:十九点 五十二分。
最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
第二页,编辑于星期四:十九点 五十二分。
• 17.(10分)(江苏省扬州中学2013—2014学年第一
学期开学考试)如图所示,物体A的质量m1= 1kg,静 止在光滑水平面上的木板B的质量为m2=0.5kg,木
板长L=1m,某时刻A以= 4m/s的初速度滑上木板B的 上表面,为使A不能从B上滑落,则在A滑上B的同时, 给B施加一个水平向右的拉力F,若A与B之间的动摩擦
②Mm+v0m
③mM2MM++m2m2v20 ④2MMm+2vm022 ⑤2MMm+vm20
⑥xA=M2MM++m2m2μvg20,xB=2MM+mmv202μg
⑦2MMm+vm20
Mv20 2M+mμg
第十三页,编辑于星期四:十九点 五十二分。
推广:
类似这样的物理模型有:子弹打木块模型, 小球在弧形光滑轨道上滑动,小车上单摆的摆动 过程,一静一动的同种电荷追碰运动等。
叠加体问题的分析技巧 (1)(1)
叠加体问题的分析技巧
湖北省恩施高中陈恩谱
一、叠加体模型和问题
1、常见叠加体模型
2、常见叠加体问题
(1)求静摩擦力(或绳子拉力、弹簧弹力)的大小和方向
(2)判断物体间能否相对静止,并计算临界拉力或临界加速度
(3)相对滑动问题中的运动学计算、功能计算
二、叠加体问题的分析技巧
1、相对静止与否的判断问题
(1)假设相对静止
搞不清楚物体间是相对静止还是相对滑动时,一般先假设相对静止,然后计算维持物体间相对静止,各接触面所需要的静摩擦力,然后与能提供的最大静摩擦力进行对比——供不应求,就会相会滑动,供求平衡,则能维持相对静止。
【例1】如图4 所示,甲、乙两物体质量分别为m1=2 kg,m2=3 kg,叠放在水平桌面上。已知甲、乙间的动摩擦因数为μ1=0.6,物体乙与平面间的动摩擦因数为μ2=0.5,现用水平拉力F 作用于物体乙上,使两物体一起沿水平方向向右做匀速直线运动,如果运动中F 突然变为零,则物体甲在水平方向上的受力情况(g 取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.大小为12 N,方向向右
B.大小为12 N,方向向左
C.大小为10 N,方向向右
D.大小为10 N,方向向左
[分析]撤去拉力之后,甲乙两物体到底是相对滑动呢,还是相对静止呢?相对滑动时,两者之间是滑动摩擦力,相对静止时,两者之间的静摩擦力,滑动摩擦力和静摩擦力的算法是不相同的,所以首先需要搞清楚这一点。为了搞清楚这一点,我们就可以先假设两者是相对静止的,然后求出维持两者相对静止所需要的静摩擦力,若此静摩擦力小于两者之间的最大静摩擦力,则假设成立,反之不成立。
高中物理常见的物理模型-附带经典63道压轴题之欧阳与创编
高三物理第二轮总复习
(大纲版)
第9专题高中物理常见的物理模型
方法概述
高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高中物理知识的掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想.每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略地总结如下:
(1)选择题中一般都包含3~4道关于振动与波、原子物理、光学、热学的试题.
(2)实验题以考查电路、电学测量为主,两道实验小题中出一道较新颖的设计性实验题的可能性较大.
(3)试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大:斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型.
高考中常出现的物理模型中,有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面的论述,在这里就不再论述和例举.斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体模型等在高考中的地位特别重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练;传送带问题在高考中出现的概率也较大,而且解题思路独特,本专题也略加论述.
热点、重点、难点
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.如2009年高考全国理综卷Ⅰ第25题、北京理综卷第18题、天津理综卷第1题、上海物理卷第22题等,2008年高考全国理综卷Ⅰ第14题、全国理综卷Ⅱ第16题、北京理综卷第20题、江苏物理卷第7题和第15题等.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.
高中物理 叠加体模型[精品文档]
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( )
高中物理常见的物理模型附带经典道压轴题
高三物理第二轮总复习
(大纲版)
第9专题高中物理常见的物理模型
方法概述
高考命题以《考试大纲》为依据,考查学生对高中物理知识的掌握情况,体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想.每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩,但又总有一些共性,这些共性可粗略地总结如下:
(1)选择题中一般都包含3~4道关于振动与波、原子物理、光学、热学的试题.
(2)实验题以考查电路、电学测量为主,两道实验小题中出一道较新颖的设计性实验题的可能性较大.
(3)试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大:斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型.高考中常出现的物理模型中,有些问题在高考中变化较大,或者在前面专题中已有较全面的论述,在这里就不再论述和例举.斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体模型等在高考中的地位特别重要,本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练;传送带问题在高考中出现的概率也较大,而且解题思路独特,本专题也略加论述.
热点、重点、难点
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.如2009年高考全国理综卷Ⅰ第25题、北京理综卷第18题、天津理综卷第1题、上海物理卷第22题等,2008年高考全国理综卷Ⅰ第14题、全国理综卷Ⅱ第16题、北京理综卷第20题、江苏物理卷第7题和第15题等.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.
高中物理四大经典力学模型完全解析
四大经典力学模型完全解析
一、斜面问题模型
1.自由释放的滑块能在斜面上(如下图所示)匀速下滑时,m与M之间的动摩擦因数μ=g tanθ.2.自由释放的滑块在斜面上(如上图所示):
(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(如下图所示)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。
4.悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如下图所示):
(1)向下的加速度a=g sinθ时,悬绳稳定时将垂直于斜面;
(2)向下的加速度a>g sinθ时,悬绳稳定时将偏离垂直方向向上;
(3)向下的加速度a<g sinθ时,悬绳将偏离垂直方向向下.
5.在倾角为θ的斜面上以速度v0平抛一小球(如下图所示):
(1)落到斜面上的时间t=2v0tanθ
g;
(2)落到斜面上时,速度的方向与水平方向的夹角α恒定,且tanα=2tanθ,与初速度无关;
6.如下图所示,当整体有向右的加速度a=g tanθ时,m能在斜面上保持相对静止。
例1在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小相同的匀强磁场,其
方向一个垂直于斜面向上,一个垂直于斜面向下(如下图所示),它们的宽度均为L.一
个质量为m、边长也为L的正方形线框以速度v进入上部磁场时,恰好做匀速运动。
(1)当ab边刚越过边界ff′时,线框的加速度为多大,方向如何?
高考物理(热点+题型全突破)专题3.5 动力学中的三类模型:连接体模型—叠加体模型—传送带模型(含解析)
专题3.5 动力学中的三类模型:连接体模型—叠加体模型—传送带模型
连接体模型
1.连接体的分类
根据两物体之间相互连接的媒介不同,常见的连接体可以分为三大类。
(1)绳(杆)连接:两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起;
(2)弹簧连接:两个物体通过弹簧的作用连接在一起;
(3)接触连接:两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。
2.连接体的运动特点
轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。
轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比。
轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。
特别提醒
(1)“轻”——质量和重力均不计。
(2)在任何情况下,绳中张力的大小相等,绳、杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等。
3.连接体问题的分析方法
(1)分析方法:整体法和隔离法。
(2)选用整体法和隔离法的策略:
①当各物体的运动状态相同时,宜选用整体法;当各物体的运动状态不同时,宜选用隔离法;
②对较复杂的问题,通常需要多次选取研究对象,交替应用整体法与隔离法才能求解。
【典例1】如图所示,有材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连,并在拉力F作用下沿斜面向上运动,轻绳与拉力F的方向均平行于斜面。当拉力F一定时,Q受到绳的拉力( )
A.与斜面倾角θ有关
B.与动摩擦因数有关
C.与系统运动状态有关
D.仅与两物块质量有关 【答案】
D
方法提炼
绳、杆连接体―→ 受力分析
求加速度:整体法求绳、杆作用力:隔离法
相互作用力专题叠加体模型(解析版)
相互作用力专题叠加体模型(解析版)相互作用力专题叠加体模型(解析版)
在物理学中,相互作用力是指两个或多个物体之间相互施加的力。相互作用力的研究对于理解物体之间力的传递和作用关系至关重要。为了更准确地描述物体之间相互作用力的效应,科学家们提出了相互作用力专题叠加体模型。本文将对这一模型进行解析,并探讨其在物理学研究中的应用。
一、相互作用力专题叠加体模型的概念
相互作用力专题叠加体模型是一种用来描述物体之间相互作用力的模型。它基于相互作用力叠加的原理,将多个相互作用力视为一个整体来考虑。通过将这些作用力叠加在一起,我们可以更准确地预测和分析物体的行为。
相互作用力专题叠加体模型的核心思想是,将物体之间的相互作用力视为对一个单一物体施加的合力。这样,我们可以将多个相互作用力的效应合并为一个作用力,从而简化了问题的分析和计算。
二、相互作用力专题叠加体模型的应用
相互作用力专题叠加体模型在物理学的研究中有着广泛的应用。下面将介绍几个典型的应用案例。
1. 物体的静力平衡问题
当我们考虑一个物体处于静力平衡时,往往需要考虑物体受到的多
个相互作用力。这些力可能来自于力的传递,也可能来自于物体与外
界环境的相互作用。相互作用力专题叠加体模型可以帮助我们将这些
力合并为一个合力,并根据平衡条件进行分析和计算。
2. 弹簧力和电磁力的叠加问题
在弹簧力和电磁力等特殊相互作用力的研究中,相互作用力专题叠
加体模型也起到了重要作用。通过叠加这些特殊作用力,我们可以更
好地理解和描述物体的行为,从而为实际问题的解决提供有力的支持。
专题03 叠合体模型(2)-高考物理模型法之实物模型法(解析版)
高中物理系列模型之实物模型
2.叠合体模型(2)
6.如图所示,质量均为m 的Ⅰ、Ⅱ两木块叠放在水平面上, Ⅰ受到斜向上与水平面成θ角的力F 作用, Ⅱ受到斜向下与水平面成θ角的力F 作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止则
A 、Ⅰ、Ⅱ之间一定存在静摩擦力
B 、Ⅱ与水平面之间可能存在静摩擦力
C 、Ⅱ对Ⅰ的支持力一定等于mg
D 、水平面对Ⅱ的支持力一定等于2mg 【答案】AD
7.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m 和2m 的四个木块,其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg 。现用水平拉力F 拉其中一个质量为2 m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m 的最大拉力为( )
A.
5mg 3μ B.4mg 3μ C.2
mg
3μ D.mg 3μ 【答案】B
【解析】先以两个质量为m 的物体作为研究对象,由于系统向前加速运动,可知前面两物体间摩擦力较大,轻绳上拉力达到最大时两物体间摩擦力达到最大静摩擦力.再以除去受到拉力F 的木块2m 之外的其他三个木块为研究对象,有
ma mg 4=μ,再以后面两物体为研究对象有
mg
T 3=,
联立可得轻绳中最大张力
练6图
43mg
T μ=
,B 正确.
8.如图所示,长方体物块C 置于水平地面上,物块A 、B 用不可伸长的轻质细绳通过滑轮连接(不计滑轮与绳之间的摩擦),A 物块与C 物块光滑接触,整个系统中的A 、B 、C 三物块在水平恒定推力F 作用下从静止开始以相同的加速度一起向左运动.下列说法正确的是
(A )B 与C 之间的接触面可能是光滑的
叠加体模型;板块模型
叠加体模型
1:在外力作用下的叠加体
2:可分离的叠加体
3:与碰撞结合的叠加体
4:组合型的叠加体
1:如图所示,A、B两物块的质量均为m,静止叠放在水平地面上,A、B间的动摩擦因数为3μ,B与地面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,现对A施加一水平拉力F,则()
A.F<2μmg时,A、B都相对地面静止
B.当F=μmg时,A的加速度为μg
C.F=6μmg时,A的加速度为2μg
D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg
2:如图所示,质量为m的长木块A静止于光滑水平面上,在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B,已知木块长为L,它与滑块之间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的恒力F 拉滑块B.
(1)当长木块A的位移为多少时,B从A的右端滑出;
(2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能.
3:如图所示,光滑水平面上静止放着长L=1.6m,质量为M=3kg的木块(厚度不计),一个质量为m=1kg的小物体放在木板的最右端,m和M之间的动摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F,(g取10m/s2)
(1)为使小物体不掉下去,F不能超过多少?
(2)如果拉力F=10N恒定不变,求小物体所能获得的最大动能?
(3)如果拉力F=10N,要使小物体从木板上掉下去,拉力F作用的时间至少为多少?
4:如图所示,在光滑水平桌面上放有长木板C,在C上左端和距左端x处各放有小物块A 和B,A、B的体积大小可忽略不计,A、B与长木板C间的动摩擦因数为μ,A、B、C的质量均为m,开始时,B、C静止,A以某一初速度v0向右做匀减速运动,设物体B与板C之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
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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 C .最终木块静止,d 1 D .最终木块静止,d 1>d 2 【解析】木块和射出后的左右两子弹组成的系统水平方向不受外力作用,设子弹的质量为m ,由动量守恒定律得: m v 0-m v 0=(M +2m )v 解得:v =0,即最终木块静止 设左侧子弹射入木块后的共同速度为v 1,有: m v 0=(m +M )v 1 Q 1=f ·d 1=12m v 02-12(m +M )v 12 解得:d 1=mM v 022(m +M )f 对右侧子弹射入的过程,由功能原理得: Q 2=f ·d 2=12m v 02+12 (m +M )v 12-0 解得:d 2=(2m 2+mM )v 02 2(m +M )f 即d 1<d 2. [答案] C 【点评】摩擦生热公式可称之为“功能关系”或“功能原理”的公式,但不能称之为“动能定理”的公式,它是由动能定理的关系式推导得出的二级结论.