高三二轮物理专题二：连接体与临界问题

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第四章牛顿运动定律专题(二)——动力学连接体问题和临界问题

牛顿运动定律专题（二）——动力学连接体问题和临界问题知识点一动力学的连接体问题例1.如图所示，物体A、B用不可伸长的轻绳连接，在竖直向上的恒力F作用下一起向上做匀加速运动，已知m A＝10 kg，m B＝20 kg，F＝600 N，求此时轻绳对物体B的拉力大小(g取10 m/s2).练习1.在水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，与地面间的动摩擦因数均为μ，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图所示，求两物体间的相互作用力为多大？知识点二动力学的临界问题Ⅰ.平衡中的临界问题例2.物体的质量为2 kg，两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上(B、C在同一竖直线上)，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ＝60°的拉力F，若要使两绳都能伸直，如图所示，伸直时AC与墙面垂直，绳AB与绳AC间夹角也为θ＝60°，求拉力F的大小范围(g取10 m/s2).练习2.如图7所示，一个倾角为θ＝37°(sin 37°＝0.6)的固定斜面上，放着一个质量为M＝16 kg的三角形物块A，一轻绳一端系着物块A跨过光滑定滑轮，另一端挂着一个质量为m的物块B，A与滑轮间的轻绳水平.斜面与A间的动摩擦因数为μ＝0.8，若最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，为使系统保持静止，m最大为多少？(g取10 m/s2)班级：姓名：Ⅰ.非平衡中的临界问题例3.如图所示，细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g).(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力等于零？(3)当滑块以a′＝2g的加速度向左运动时，线中拉力为多大？练习3.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为()A.μmgB.2μmgC.3μmgD.4μmg1.如图所示，装有支架的质量为M(包括支架的质量)的小车放在光滑水平地面上，支架上用细线拖着质量为m的小球，当小车在光滑水平地面上向左匀加速运动时，稳定后细线与竖直方向的夹角为θ.重力加速度为g，求小车所受牵引力的大小.2. 如图，质量分别为m、M的A、B两木块叠放在光滑的水平地面上，A与B之间的动摩擦因数为μ。

连接体与临界问题

牛顿运动定律的综合运用问题专题一：连接体问题—----整体法与隔离法一、连接体与隔离体二、外力和内力三、连接体问题的分析方法1。

整体法：连接体中的各物体如果，求加速度时可以把连接体作为一个整体。

运用列方程求解.2.隔离法：如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离其中一个物体,对该物体应用求解，此法称为隔离法.3.整体法与隔离法是相对统一，相辅相成的【典型例题】例1。

两个物体A 和B,质量分别为m 1和m 2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A 施以水平的推力F ，则物体A 对物体BA 。

F m m m 211+ B.F mm m 212+ C.FD.F m 21扩展：1.若m 1与m 2与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为μ则对B 作用力等于。

2.如图所示，倾角为α的斜面上放两物体m 1和m 2，用与斜面平行的力F 推m 1，使两物加速上滑，不管斜面是否光滑,两物体之间的作用力总为。

例2。

如图所示，质量为M 的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑，m 的人,问（1)为了保持木板与斜面相对静止,计算人运动的加速度?（2）为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度是多少？例4。

如图5所示的装置中，重4N 的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置保持静止,稳定以后,A. 增加【针对训练】1.如图所示,A 与B 之间的动摩擦因数分别为μ1，μ2，当A 、B 从静止开始以相同的加速度下滑时， B 受到摩擦力（）A 。

等于零 B.方向平行于斜面向上 C.大小为μ1mgcos θ D 。

大小为μ2mgcos θ 2.如图所示，质量为M 的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为m 的小球。

小球上下振动时，框架始终没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为（） A 。

gB 。

g m M - C.0 D 。

g mM + 3。

如图3所示，绳突然断裂时，（）A 。

第2讲牛顿第二定律(连接体问题,临界极值、超失重)

连结体问题的处理方法
课本P53
连结体：稳定之后，系统内各物体具有共同的加速度两个(或两个以上)物体相互连结参与运动的系统。
隔离法：求系统相互作用力时，将各个物体隔离出来分析整体法：若连结体内(即系统内)各物体的加速度相同，又不
需要系统内各物体间的相互作用力时，可将系统作为一个整体来研究目的是先把共同加速度表示出来
FT F
当AC绳拉力为0时加速度存在临界值a0
mg
考点超重和失重
课本P53
1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力)发生
了变化(即“视重”发生变化)． [规律总结] 超重和失重现象判断的“三”技巧 (1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． (2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态． (3)从速度变化的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重；
力板传感器上做下蹲-起立的动作时记录的压力F随时
间t变化的图线.由图线可知该同学( ) AC
A. 体重约为650N
B. 做了两次下蹲-起立的动作
C. 做了一次下蹲-起立的动作，
且下蹲后约2s起立
D. 下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
(2017 届银川模拟)在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为 50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是( A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 g D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 5

连接体及临界问题)

注意不要忽视牛顿第三定律的应用，尤其是在求“小球对轨道压力”时经常用到牛顿第三定律，且均在评分标准中占1-2分，一定不要忘记。
突破点一整体法与隔离法的运用 ①解答问题时，不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际出发，灵活选取研究对象，恰当使用隔离法和整体法。 ②在选用整体法和隔离法时，要根据所求的力进行选择，若所求为外力，则应用整体法；若所求为内力，则用隔离法。 ③具体应用时，一般情况下，若连接体有共同的加速度首选整体法，整体或隔离的目的都是求共同的加速度。若二者加速度不同，则分别隔离分析。
一、连接体具有共同的加速度
1、A、B两物体靠在一起，放在光滑水平面上，它们的质量分别为 mA=3Kg，mB=6Kg，今用水平力FA=6N推A，用水平力FB=3N拉B， A、B间的作用力有多大？
FA A
B
FB
2、如图所示，小车质量均为M，光滑小球P的质量为m，绳的质量不计，水平地面光滑。要使小球P随车一起匀加速运动（相对位置如图所示），则施于小车的水平拉力F各是多少？（θ已知）
牛顿第二定律物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
注意 ①物体受力及加速度一定要一一对应，即相应的力除以相应的质量得到相应的加速度，切不可张冠李戴！②分析运动过程时要区分对地位移和相对位移。
牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。
球刚好离开斜面
球已离开槽底
3.两重叠在一起的滑块，置于固定的、倾角为θ的斜面上，如图11所示，滑块A、 B的质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为μ1，B与A之间的动摩擦因数为μ2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度沿斜面滑下，滑块B受到的摩擦力( )

高三物理高考二轮复习专题课件：连接体问题.

• 那么在解决连接体问题时。我们常常需要整体法和隔离法的结合，下面我们来看研究一下考纲要求的几类连接体问题
三、几类常见的连接体问题
1、连接体中各物体均处于平衡状态典例：（2002年江苏大综合第28题）如图所示，物体 a 、 b 和 c 叠放在水平桌面上，水平为 Fb ＝ 5N、 Fc ＝ 10N分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静止。以 f1 、 f2 、 f3分别表示 a 与 b 、 b 与 c 、 c 与桌面间的静摩擦力的大小，则（） A f1＝5N，f2＝0，f3＝5N B f1＝5N，f2＝5N，f3＝0 C f1＝0，f2＝5N，f3＝5N D f1＝0，f2＝10N，f3＝5N
甲
F
刚才在研究箱子的时候我们把木块看成了箱子的一部分，即把箱子和木块看成了一个整体。这就是我们常用的一种方法：整体法
现在箱子内部有一物块甲，求箱子给甲木块的两个弹力，能否把他们看成一个整体？
甲
F
将某个物体从整体中分离出来或把物体的某一部分从整体中分离出来单独是说在解决连接体问题是我们可以随意用整体法和隔离法呢，运用整体法和隔离法有一定的原则。
• 答案：(m＋M)gtanθ.
先隔离后整体
• 解析：二物体无相对滑动，说明二物体加速度相同，方向水平． • 先选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN、且二力合力方向水平向左，如下图所示，
• 由图可得：ma＝mgtanθ • a＝g·tanθ • 再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F＝(m ＋M)a＝(m＋M)gtanθ.
要点总结整体法的选取原则:若连接体的运动状态相同（匀速、静止）或各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).

第四章简单连接体问题和临界问题

简单连接体问题和临界问题一、简单连接体问题1．所谓“连接体”问题，是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧连在一起的物体组．在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离法．2．整体法：把整个连接体系统看做一个研究对象，分析整体所受的外力，运用牛顿第二定律列方程求解．其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力．3．隔离法：把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象，进行受力分析，列方程求解．其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力，容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形．例1如图1所示，物体A、B用不可伸长的轻绳连接，在恒力F作用下一起向上做匀加速运动，已知m A＝10 kg，m B＝20 kg，F＝600 N，求此时轻绳对物体B的拉力大小(g取10 m/s2)．图1二、动力学的临界问题1.临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态．2．关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．3．常见类型(1)弹力发生突变的临界条件弹力发生在两物体的接触面之间，是一种被动力，其大小由物体所处的运动状态决定．相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零．(2)摩擦力发生突变的临界条件摩擦力是被动力，由物体间的相对运动趋势决定．①静摩擦力为零是状态方向发生变化的临界状态；②静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态．例2如图3所示，细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球．图3(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力等于零？(3)当滑块以a ′＝2g 的加速度向左运动时，线中拉力为多大？1. (连接体问题)如图4所示，质量为2m 的物块A 与水平地面间的动摩擦因数为μ，质量为m 的物块B 与地面的摩擦不计，在大小为F 的水平推力作用下，A 、B 一起向右做加速运动，则A 和B 之间的作用力大小为( )图4 图5 A.μmg 3 B.2μmg 3 C.2F －4μmg 3 D.F －2μmg 32.(动力学的临界问题)如图5所示，光滑水平面上放置质量分别为m 、2m 的A 、B 两个物体，A 、B 间的最大静摩擦力为μmg ，现用水平拉力F 拉B ，使A 、B 以同一加速度运动，则拉力F 的最大值为( )A ．μmgB ．2μmgC ．3μmgD ．4μmg作业1.如图1所示，在光滑地面上，水平外力F 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动．小车质量是M ，木块质量是m ，力大小是F ，加速度大小是a ，木块和小车之间的动摩擦因数是μ.则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是( )图1 图2A ．μmg B.mF M ＋m C ．μ(M ＋m )g D.MF M ＋m2.如图2所示，放在光滑水平面上的物体A 和B ，质量分别为2m 和m ，第一次水平恒力F 1作用在A 上，第二次水平恒力F 2作用在B 上．已知两次水平恒力作用时，A 、B 间的作用力大小相等．则( )A ．F 1<F 2B ．F 1＝F 2C ．F 1>F 2D ．F 1>2F 23.如图3所示，质量为M 、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为m 的小铁球，现用一水平向右的推力F 推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角．则下列说法正确的是( )图3 图4A ．小铁球受到的合外力方向水平向左B ．F ＝(M ＋m )g tan αC ．系统的加速度为a ＝g sin αD ．F ＝Mg tan α 4.如图4所示，已知物块A 、B 的质量分别为m 1＝4 kg 、m 2＝1 kg ，A 、B 间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，在水平力F 的推动下，要使A 、B 一起运动而B 不致下滑，则力F 大小可能的是( )A ．50 NB ．100 NC ．125 ND ．150 N5．如图5所示，劲度系数为k 的轻弹簧下端系一个质量为m 的小球A ，小球被水平挡板P 托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连)，然后使挡板P 以恒定的加速度a (a <g )开始竖直向下做匀加速直线运动，则( )图5A ．小球与挡板分离的时间为t ＝ka 2m (g －a )B ．小球与挡板分离的时间为t ＝2m (g －a )kaC ．小球从开始运动直到最低点的过程中，小球速度最大时弹簧的伸长量x ＝mg kD ．小球从开始运动直到最低点的过程中，小球速度最大时弹簧的伸长量x ＝m (g －a )k6.如图6所示，质量为M 、倾角为θ的光滑斜面静止在粗糙的水平面上，斜面上有一倒扣的直角三角形物块m ，现对物块m 施加一水平向左的推力F ，使物块m 与斜面一起向左做加速度为a 的匀加速直线运动，已知重力加速度为g .求：图6(1)物块对斜面的压力大小；(2)水平推力F的大小；(3)粗糙地面与斜面间的动摩擦因数．7.如图7所示，质量为4 kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为37°.已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图7(1)当汽车以a＝2 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小．(2)当汽车以a＝10 m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小．。

专题二动力学连接体问题和临界问题-高一物理精品课件(2019人教版必修第一册)

F；
+
+
对中间图运用整体法，由牛顿第二定律得，整体的加速度为：
a2＝
−(+)
，
+

对b物体有T2－m2g＝m2a2，得：T2＝
F ；对右图，整体的加速度：
+
−(+) －(+)
a3＝
，
+

对物体b：T3－m2gsin θ－μm2gcos θ＝m2a3，解得T3＝
对m1 由牛顿第二定律得T2 －μm1gcos θ－m1gsin θ＝m1a2 ，联立解得T2 ＝

F；在竖直方向时，对整体由牛顿第二定律得F－(m1 ＋m2)g＝(m1 ＋
+
m2)a3，对m1由牛顿第二定律得T3－m1g＝m1a3，联立解得T3＝
分析可知，细线上拉力始终不变且大小为

F。综上
+

F，选项C正确。
+
典例解析
【变式1】如果将【例题1】中的“拉力”改为“推力”，题目情景如下：将两质量不同的物体P、Q放在倾角
为θ的光滑斜面体上，如图甲所示，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；图乙为仅将图甲中的斜面体调整为水平，同样在P上加水平恒力F；图丙为两物体叠放在一起，
不可伸长且足够长。物体A、B、C由图示位置静止释放后
( D )

A. 绳子上的拉力大小T＝(M＋m)g
B.物体A的加速度a＝
g
＋

C. 的取值小一些，便于观测和研究 D. 的取值大一些，便于观测和研究

解析：
对物体A，由牛顿第二定律得：T－Mg＝Ma，对B、C整体，由牛顿

圆周运动中的连接体问题、临界问题—人教版高中物理必修二课件(共15张ppt)

() A．两人的线速度相同，约为 40 m/s B．两人的角速度相同，为 5 rad/s C．两人的运动半径相同，都是 0.45 m D．两人的运动半径不同，甲为 0.3 m，乙为 0.6 m
2
7
解析：C 错：两个人做圆周运动，向心力的大小相等，质量不同，角速度相同，所以他们的运动半径不同．D 对：设甲的半径为 R1，则乙的半径为 0.9 m－R1，故 m 甲 ω2R1＝m 乙 ω2(0.9 m－ R1)，解得 R1＝0.3 m．B 错：再根据 9.2 N＝m 甲 ω2R1 可知，角速度 ω≈0.62 rad/s.A 错：两个人的角速度相同，半径不同，故他们的线速度不相同．
互为向心力，角速度相同．设两球所需的向心力大小为 Fn，角速度为 ω，则
对球 m1：Fn＝m1ω2r1，对球 m2：Fn＝m2ω2r2，由上述两式得 r1:r2＝1:2. 答案：D
2
6
变式训练 2 甲、乙两名溜冰运动员，m 甲＝80 kg，m 乙＝40 kg，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演，如图所示．两人相距 0.9 m，弹簧测力计的示数为 9.2 N，下列判断中正确的是
【答案】 D
2
11
变式训练 3 如图所示，两绳系一质量为 0.1 kg 的小球，两绳的另一端分别固定于轴的 A、B 两处，上面绳长 2 m，两绳拉直时与轴的夹角分别为 30°和 45°，问球的角速度在什么范围内两绳始终都有张力？(g 取 10 m/s2)
2
12
解析：当上绳绷紧，下绳恰好伸直但无张力时，小球受力如
10
rad/s 时，两绳始终都有张力．
答案：
10 3 3
rad/s<ω<
10
rad/s

2020学年新教材高中物理科学思维系列——圆周运动中的连接体问题、临界问题新人教版必修第二册

科学思维系列——圆周运动中的连接体问题、临界问题一、圆周运动中的连接体问题圆周运动中的连接体问题，是指两个或两个以上的物体通过一定的约束绕同一转轴做圆周运动的问题．这类问题的一般求解思路是：分别隔离物体，准确分析受力，正确画出受力图，确定轨道半径，注意约束关系(在连接体的圆周运动问题中，角速度相同是一种常见的约束关系)．【典例1】在一个水平转台上放有质量相等的A、B两个物体，用一轻杆相连，AB连线沿半径方向．A与平台间有摩擦，B与平台间的摩擦可忽略不计，A、B到平台转轴的距离分别为L、2L.某时刻一起随平台以ω的角速度绕OO′轴做匀速圆周运动．A与平台间的摩擦力大小为F f A，杆的弹力大小为F.现把转动角速度提高至2ω.A、B仍各自在原位置随平台一起绕OO′轴匀速圆周运动，则下面说法正确的是( )A．F f A、F均增加为原来的4倍B．F f A、F均增加为原来的2倍C．F f A大于原来的4倍，F等于原来的2倍D．F f A、F增加后，均小于原来的4倍【解析】根据牛顿第二定律，对A：F f A－F＝mω2r A①，对B：F＝mω2r B②.当ω增大到2ω时，由②式知，F增加到原来的4倍；由①式知：F f A＝F＋mω2r A，F f A增加为原来的4倍．故选A.【答案】 A变式训练1 如图所示，在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，且m1＝2m2，用细线把两球连起来，当杆匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离r1与r 2之比为( )A．1:1 B．1: 2C．2:1 D．1:2解析：两个小球绕共同的圆心做圆周运动，它们之间的拉力互为向心力，角速度相同．设两球所需的向心力大小为F n，角速度为ω，则对球m1：F n＝m1ω2r1，对球m2：F n＝m2ω2r2，由上述两式得r1r2＝1:2.答案：D变式训练2 甲、乙两名溜冰运动员，m甲＝80 kg，m乙＝40 kg，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演，如图所示．两人相距0.9 m，弹簧测力计的示数为9.2 N，下列判断中正确的是( )A．两人的线速度相同，约为40 m/sB．两人的角速度相同，为5 rad/sC．两人的运动半径相同，都是0.45 mD．两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m解析：C错：两个人做圆周运动，向心力的大小相等，质量不同，角速度相同，所以他们的运动半径不同．D对：设甲的半径为R1，则乙的半径为0.9 m－R1，故m甲ω2R1＝m乙ω2(0.9 m－R1)，解得R1＝0.3 m．B错：再根据9.2 N＝m甲ω2R1可知，角速度ω≈0.62 rad/s.A错：两个人的角速度相同，半径不同，故他们的线速度不相同．答案：D二、圆周运动中临界问题的解题策略关于圆周运动的临界问题，要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源，考虑达到临界条件时物体所处的状态，即临界速度、临界角速度，然后分析该状态下物体的受力特点，结合圆周运动知识列方程求解．(1)与绳的弹力有关的临界问题：此问题要分析出绳子恰好无弹力(或恰好断裂)这一临界状态下的角速度(或线速度)等．(2)与支持面弹力有关的临界问题：此问题要分析出恰好无支持力这一临界状态下的角速度(或线速度)等．(3)因静摩擦力而产生的临界问题：此问题要分析出静摩擦力达到最大这一临界状态下的角速度(或线速度)等．【典例2】如图所示，在光滑水平面上相距20 cm处有两个钉子A和B，长1.2 m的细绳一端系着质量为0.5 kg的小球，另一端固定在钉子A上．开始时，小球和钉子A、B在同一直线上，小球始终以2 m/s 的速率在水平面内做匀速圆周运动．若细绳能承受的最大拉力是5 N ，则从开始到细绳断开所经历的时间是( )A ．1.2π s B．1.4π s C ．1.8π s D．2π s【解析】小球每转过180°，转动半径就减小x ＝0.20 m ，所需向心力F ＝mv 2L －nx(n ＝0,1,2，…)，由F ≤5 N ，可得n ≤4，即小球转动半径缩短了4次，细绳第5次碰到钉子瞬间后，细绳断开．从开始到细绳断开，每转半周小球转动半径分别为L 、L －x 、L －2x 、L －3x 、L －4x ，则运动时间t ＝π5L －10xv.【答案】 D变式训练3 如图所示，两绳系一质量为0.1 kg 的小球，两绳的另一端分别固定于轴的A 、B 两处，上面绳长2 m ，两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°，问球的角速度在什么范围内两绳始终都有张力？(g 取10 m/s 2)解析：当上绳绷紧，下绳恰好伸直但无张力时，小球受力如图甲所示．由牛顿第二定律得：mg tan 30°＝mω21r ，又有r ＝L s in 30°，解得ω1＝1033rad/s ；当下绳绷紧，上绳恰好伸直无张力时，小球受力如图乙所示．由牛顿第二定律得：mg tan 45°＝mω22r ，解得ω2＝10 rad/s ，故当 1033rad/s<ω<10 rad/s 时，两绳始终都有张力．答案：1033rad/s<ω<10 rad/s。

连接体问题临界问题

连接体问题、临界问题一、连接体问题（对象的选择）1、通常什么样的几个物体可作为整体？2、整体隔离法的优缺点：3、实例分析【例题1】如上图所示，质量分别为m 1、m 2的两个物块放在光滑的水平面上，中间用细绳相连，在F 拉力的作用下一起向右做匀加速运动，求中间细绳的拉力为多大？【例题2】如图所示，质量分别为m 1、m 2的两个物块，中间用细绳相连，在F 拉力的作用下一起向上做匀加速运动，求中间细绳的拉力为多大？【例题3】如图所示，质量都为m 的两个物块并排放在光滑的水平面上，在F 1、F 2（12F F >）推力的共同作用下一起向右做匀加速运动，求物块间的相互作用力为多大？【例题4】m l =2kg ，m 2=6kg ，用一根轻绳将二者连接起来，如图，现同时将m l 、m 2由静止释放，不计摩擦和滑轮的质量，求（1）m l 、m 2运动时的加速度大小（2）拉物体m l 的细线的拉力（3）悬吊滑轮的细线的拉力。

变: 如图所示，光滑的水平桌面上有一物体A ，通过绳子与物体B 相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长。

如果A B m m 3=，则物体A 的加速度大小等于（）A ．g 3B ．gC ．g 43D ．2g临界问题1、有几种临界问题？这些临界问题涉及到的力有什么特点？2、各种临界问题举例：【例题5】如图所示，已知两物体A 和B 的质量分别为M A ＝4kg ，M B ＝5kg ，连接两物体的细线能承受的最大拉力为80N ，滑轮的摩擦和绳子的重力均不计，要将物体B 提离地面，作用在绳上的拉力F 的取值范围如何？（g 取l02/s m ）【例题6】质量为0.2kg 的小球用细线吊在倾角为θ＝060的斜面体的顶端，斜面体静止时，小球紧靠在斜面上，线与斜面平行，如图4-70所示，不计摩擦，求在下列三种情况下，细线对小球的拉力（取g ＝10 2/s m ）(1) 斜面体以232/s m 的加速度向右加速运动；(2) 斜面体以432/s m ，的加速度向右加速运动；【例题7】如图所示，轻绳AB 与竖直方向的夹角θ＝037，绳BC 水平，小球质量m ＝0.4 kg ，问当小车分别以2.52/s m 、82/s m 的加速度向右做匀加速运动时，绳AB 的张力各是多少？（取g ＝102/s m ）【例题8】如图所示，质量分别为m 1= lkg 和m 2＝2kg 的A 、B 两物块并排放在光滑水平面上，若对A 、B 分别施加大小随时间变化的水平外力F l 和F 2，其中F 1＝（9一2t ）N ，F 2＝（3＋2t ）N ，则（1）经多长时间t 0两物块开始分离？（2）在同一坐标中画出两物块的加速度a 1和a 2随时间变化的图像。

高三物理高考二轮复习专题课件：连接体问题

要点总结
• 整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来联合、交叉运用，这将会更快捷有效．
在选用整体法和隔离法时可依据所求进行选择，若所求力为外力则应用整体法；若所求力为内力则用隔离法，但在具体应用时，绝大多数题目要求两种方法结合应用，且应用顺序也较为固定，即求外力时，先隔离后整体；求内力时，先整体后隔离．先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度．
• (2009· 高考安徽理综)在2008年北京残奥会开幕式上运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神．为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化．一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动
员拉住，如图所示．设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为
课堂小结
本节课重点学习了连接体问题的解决对策——整体法和隔离法。包括整体法和隔离法的选取原则、运用整体法和隔离法解题的基本步骤、用整体法和隔离法解决连接体问题的注意事项。通过学习知道隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.所以,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体分析,灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则。
展望高考
• 连接体问题在高考命题中由来已久,考查频率较高，考查要求为‖级，多以选择题的形式出现，着重考查考生的综合分析能力,起初多是以平衡态下的连接体问题呈现在卷面上,随着高考对考生能力要求的不断提高,近几年加强了对非平衡态下连接体的考查力度。
一、知识点回顾——连接体

3-3_牛顿运动定律—连接体问题(整体隔离法)、临界

[变式训练] 1．如图所示，一个质量为 m ＝ 0.2 kg的小球用细绳吊在倾
角为θ＝53°的光滑斜面上，当斜面静止时，绳与斜面平行．当
斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力大小．
第三章牛顿运动定律
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金版教程 · 高三一轮总复习 · 新课标 · 物理
第三章牛顿运动定律
第26页
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主干回顾固基础典例突破知规律特色培优增素养高考模拟提能训限时规范特训
1 2 由运动学公式 x＝ at 得从挡板开始运动到小球与挡板分 2 离所经历的时间为 t＝ 2mgsinθ－a . ka
(2)小球速度达最大时，其加速度为零，即 kx′＝mgsinθ 即从挡板开始运动到小球的速度达最大时，小球的位移为 mgsinθ x′＝ k .
动： ①拉力水平，m1、m2在光滑的水平面上加速运动；
②拉力水平，m1、m2在粗糙的水平面上加速运动；
③拉力平行于倾角为θ的斜面，m1、m2在光滑的斜面上沿斜面向上加速运动； ④拉力平行于倾角为θ的斜面，m1、m2在粗糙的斜面上沿斜面向上加速运动．
用 Δl1 、 Δl2 、 Δl3 、 Δl4 依次表示弹簧在以上四种情况下的伸长量，则下列选项正确的是( )
[针对训练] [2013·湖北重点中学联考 ]如图所示，在建筑工地，民工兄
弟用两手对称水平使力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度 a竖
直向上匀加速搬起，其中A的质量为m，B的质量为3m，水平作用力为 F ， A 、 B 之间的动摩擦因数为 μ ，在此过程中， A 、 B 间的摩擦力为( )
A．μF 3 C. m(g＋a) 2

圆周运动专题二圆周运动中的连接体问题和临界问题(教案)

圆周运动专题二圆周运动中的连接体问题、临界问题【知识点一】圆周运动中的连接体问题【例1】在一个水平转台上放有质量相等的A、B两个物体，用一轻杆相连，AB连线沿半径方向．A与平台间有摩擦，B与平台间的摩擦可忽略不计，A、B到平台转轴的距离分别为L、2L.某时刻一起随平台以ω的角速度绕OO′轴做匀速圆周运动．A与平台间的摩擦力大小为F f A，杆的弹力大小为F.现把转动角速度提高至2ω.A、B仍各自在原位置随平台一起绕OO′轴匀速圆周运动，则下面说法正确的是()A．F f A、F均增加为原来的4倍B．F f A、F均增加为原来的2倍C．F f A大于原来的4倍，F等于原来的2倍D．F f A、F增加后，均小于原来的4倍【解析】根据牛顿第二定律，对A：F f A－F＝mω2r A①，对B：F＝mω2r B②.当ω增大到2ω时，由②式知，F增加到原来的4倍；由①式知：F f A＝F ＋mω2r A，F f A增加为原来的4倍．故选A.【答案】A【例2】如图所示，在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，且m1＝2m2，用细线把两球连起来，当杆匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为()A．1:1B．1:2C．2:1 D．1:2解析：两个小球绕共同的圆心做圆周运动，它们之间的拉力互为向心力，角速度相同．设两球所需的向心力大小为F n，角速度为ω，则对球m1：F n＝m1ω2r1，对球m2：F n＝m2ω2r2，由上述两式得r1r2＝1:2.答案：D【例3】如图所示，轻杆长为3L，在杆的A、B两端分别固定质量均为m 的球A和球B，杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动．在转动的过程中，忽略空气的阻力．当球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力．下列说法正确的是()A.球B在最高点时速度为零B.球B在最高点时，球A的速度也为零C.球B在最高点时，杆对水平轴的作用力为1.5mgD.球B转到最低点时，其速度为vB＝165gLC [解析] 球B 在最高点时速度为v0，有mg ＝m v202L ，得v0＝2gL ，A 项错误；此时球A 的速度为v02＝122gL ，B 错误；设杆对球A 的作用力为FA ，则FA －mg ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫v022L ，得FA ＝1.5mg ，C 项正确；设球B 在最低点时的速度为vB ，据机械能守恒定律有2mgL －mgL ＋12mv20＋12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫v022＝－2mgL ＋mgL ＋12mv2B ＋12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫vB 22，解得vB ＝265gL ，D 项错误．【例4】如图所示，OO′为竖直轴，MN 为固定在OO′上的水平光滑杆，有两个质量相同的金属球A 、B 套在水平杆上，AC 和BC 为抗拉能力相同的两根细线，C 端固定在转轴OO′上．当线拉直时，A 、B 两球转动半径之比恒为2∶1，若转轴的角速度逐渐增大，则( ) A ．AC 先断 B ．BC 先断C ．两线同时断D ．不能确定哪根线先断[解析] A 对A 球进行受力分析，A 球受重力、支持力和拉力FA 三个力作用，拉力的水平分力提供A 球做圆周运动的向心力，得：水平方向FAcosα＝mrAω2，同理，对B 球：FBcosβ＝mrBω2.由几何关系，可知cosα＝rA AC ，cosβ＝rB BC ，所以：FA FB ＝rAcosβrBcosα＝rArBBC rBrA AC＝ACBC .由于AC>BC ，所以FA>FB ，即AC 线先断．【知识点二】临界问题1. 与绳的弹力有关的临界问题质量为m 的物体被长为l 的轻绳拴着(如图所示)，且绕绳的另一端O 做匀速圆周运动，当绳子的拉力达到最大值F m 时，物体的速度最大，即F m ＝m v 2ml，解得v m ＝F m lm。

动力学连接体问题和临界问题课件

另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g).
(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好
等于零？
答案 g
图5
解析当FT＝0时，小球受重力mg和斜面支持力FN作用，如图甲，则 FNcos 45°＝mg，FNsin 45°＝ma 解得a＝g. 故当向右运动的加速度为g时线上的拉力为0.
针对训练1 (多选)如图2所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻绳连接放在倾角为θ的固定斜面上，用平行于斜面向上的恒力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、
B与斜面间的动摩擦因数均为μ，为了增大轻绳上的张力，可行的办法是
√A.减小A物块的质量 √B.增大B物块的质量
C.增大倾角θ
D.增大动摩擦因数μ
4.整体法与隔离法的选用求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法.求解连接体问题时，随着研究对象的转移，往往两种方法交替运用.一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力.无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析.
图2
连接体的动力分配原理：两个物体(系统的两部分)在外力(总动力)的作用下以共同的加速度运动时，单个物体分得的动力与自身的质量成正比，与系统的总质量成反比.相关性：两物体间的内力与接触面是否光滑无关，与物体所在接触面倾角无关.
例2 如图3所示，固定在水平面上的斜面的倾角θ＝37°，木块A的MN面上钉着一颗
答案
32 2 mg
2 2 mg
解析因a2＝2g>a0，故细绳1、2均张紧，设拉力分别为F12、F22，由牛顿第二定律得
F12cos 45°＝F22cos 45°＋mg