人教版高中物理必修第一册专题提升7连接体问题动力学图像课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册全册综合教课ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了目录索引，探究点一连接体问题等内容，欢迎下载使用。

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1.连接体及其特点多个相互关联的物体连接(叠放,并排或由绳子、细杆联系)在一起的物体组称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)。
3.解决连接体问题的两种方法
【例1】 (多选)一辆由9节车厢编组的列车,从车头开始的第2、4、6和8共四节为动力车厢,其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时,若每节动力车厢的牵引力大小为F,每节车厢的质量都为m,每节车厢所受的阻力均为该节车厢受到的重力的k倍。重力加速度大小为g。则启动时(　　)A.整列车的加速度大小为B.车厢对乘客的作用力与乘客所受的重力大小相等C.第4节车厢对第5节车厢的作用力大小为 FD.第4节车厢对第5节车厢的作用力大小为 F
解析 对整列车,由牛顿第二定律可求加速度为 ,故A正确;乘客与列车有相同的水平加速度,则车厢对乘客的支持力大小等于乘客的重力大小,水平方向还对乘客有摩擦力,则其合力与乘客的重力大小不相等,故B错误;设第4节车厢对第5节车厢的作用力为FT,对5~9节车厢,有FT+2F-5kmg =5ma,解得FT= F,故C正确,D错误。
方法技巧　连接体问题的求解技巧(1)解决系统各部分具有相同的加速度的情况时,优先采用整体法,对于加速度不同的连接体一般采用隔离法。(2)若连接体内各物体具有相同的加速度且需要求解物体间的相互作用力,就可以先用整体法求解出加速度,再利用隔离法分析其中某一个物体的受力,应用牛顿第二定律求解力,即先整体求解加速度,后隔离求解内力。(3)若已知某物体的受力情况,可先隔离该物体,分析求出它的加速度,再以整体为研究对象,分析求解整体所受的合力。
对点演练1.(多选)(2023山东济宁高一开学考试)如图所示,在光滑水平面上,质量分别为2 kg和1 kg的物块A和物块B与轻质弹簧相连,用大小为F=15 N的恒力作用在物块A上,使物块A和物块B相对静止一起向左匀加速运动,下列说法正确的是(　　)A.弹簧的弹力大小等于10 NB.物块A的加速度大小为7.5 m/s2C.突然撤去F瞬间,物块B的加速度大小为5 m/s2D.撤去F后的短暂时间内,物块A的速度将减小,物块B的速度将增大
解析 将A、B两物块看成整体,根据牛顿第二定律可知F=(mA+mB)a,解得a=5 m/s2,隔离B,对B受力分析,由牛顿第二定律得F弹=mBa,解得F弹=5 N,故A、B错误;撤去外力F的瞬间,弹簧弹力来不及发生变化,B的加速度瞬间不变,仍然为a=5 m/s2,故C正确;撤去F后的短暂时间内,A物块在弹簧弹力作用下,速度将减小,B在弹簧弹力作用下,速度将继续增大,故D正确。
探究点二　动力学图像问题
1.常见的几种动力学图像
2.解题思路:(1)从x-t图像、v-t图像或a-t图像中分析物体的运动情况,尤其是加速度的大小、方向变化情况,根据牛顿第二定律分析受力情况。(2)从F-t图像、F-a图像或F-x图像中分析物体的受力情况,根据牛顿第二定律求加速度大小和方向,结合运动学特征分析物体的运动情况。3.解题关键:充分挖掘图像隐含条件或信息,并把运动学图像和力的图像结合起来分析。
【例2】 一个物块置于粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图甲所示,速度v随时间t变化的关系如图乙所示。g取10 m/s2,求:
(1)1 s末物块所受摩擦力的大小Ff1;(2)物块在前6 s内的位移大小x;(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ。
解析 (1)由题图乙知,0~2 s内物块处于静止状态,从题图甲中可以读出,当t=1 s时,Ff1=F1=4 N。(2)由题图乙知物块在前6 s内的位移大小(3)从题图乙中可以看出,在t=2 s至t=4 s的过程中,物块做匀加速直线运动,加速度大小为由牛顿第二定律得F2-μmg=ma,在4 s以后F3=Ff=μmg答案 (1)4 N　(2)12 m　(3)0.4
方法技巧　动力学图像的判断方法(1)根据牛顿第二定律及运动学公式建立相关方程,求解相关图像的函数解析式,由函数解析式判断图像的斜率、截距等。(2)特殊“点”法,图像与纵轴交点、与横轴交点、图像中的转折点等,一般对应物体运动的特殊状态,结合题中条件求解。(3)排除法,利用题中已知条件,分析图像的斜率、截距、特殊点等,排除掉明显错误的选项。
对点演练2.如图所示,在一足够长的粗糙水平杆上套一小圆环,在小圆环上施加一水平向右的恒力F,使小圆环由静止开始运动,同时在小圆环上施加一竖直向上的、大小与小环运动的速率v成正比的力F'。则小圆环运动过程中的v-t图像可能为(　　)
解析 设小圆环的质量为m,与水平杆之间的动摩擦因数为μ。当小环运动速度v满足F'=kvmg时,由牛顿运动定律得加速度大小 ,可知其加速度随着速度v的增大而减小;当加速度减小到零时,小环以最大速度做匀速运动,选项C正确。
1.(连接体问题)(2023山东临沂高一期末)如图所示,物体A质量为3 kg,物体B质量为2 kg,不计一切摩擦和绳的重力,g取10 m/s2。当两物体由静止释放后,物体A的加速度与绳子上的拉力分别为(　　)A.6 m/s2,8 NB.10 m/s2,8 NC.8 m/s2,16 ND.2 m/s2,24 N
解析 分别对A、B,由牛顿第二定律得mAg-FT=mAa,FT-mBg=mBa,解得a=2 m/s2,FT=24 N,故D正确。
2.(整体法、隔离法的应用)(2023江苏淮安高一期末)如图所示,在水平光滑桌面上放有质量分别为m1和m2的两个小物块,它们中间有细线连接。已知m1=3 kg,m2=2 kg,连接它们的细线最大能承受6 N的拉力。现用水平外力F向左拉质量为m1的物块,为保持细线不断,则F的最大值为(　　)
A.10 NB.12 NC.15 ND.6 N
解析 当细线承受最大拉力时,F最大。以质量为m2的物块为研究对象,由牛顿第二定律得FTm=m2am,以整体为研究对象,由牛顿第二定律得Fm=(m1+m2)am,联立解得Fm=15 N,故C正确。
3.(动力学图像问题)如图甲所示,固定光滑轻杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的拉力F的作用下向上运动,拉力F与小环的速度v随时间变化规律如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)小环的质量m;(2)轻杆与地面间的倾角α。