高考物理必考难点2:连接体问题分析策略整体法与隔离法(含答案)
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1、难点难点 2 连接体问题分析策略整体法与隔离法连接体问题分析策略整体法与隔离法 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.以平衡态或非平衡态下连接体问题拟题屡次呈现于高考卷面中,是考生备考临考的难点之一. 难点磁场 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,在已知水平推力 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、 2-2,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,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的21,即 a=21g,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少? 命题意图:考查对牛顿第二定律的理解运用能力及灵活选取研究对象的能力.B 级要求. 图 2-1 图 2-2 图 2-3 错解分析: (1)部分考生习惯于具有相同加速度连接体问题演练,对于“一动一静”连续体问题难以对其隔离,列出正确方程.(2)思维缺乏创
3、新,对整体法列出的方程感到疑惑. 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,所以须用隔离法. 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 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. 据物体平衡条件得: FN-Ff-Mg=0 且 Ff=Ff 由式得 FN=22mM g 由牛顿第三定律知,木箱对地面的压力大小为 FN=FN=22mM g. 解法二: (整体法) 对于“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+M0 故
4、木箱所受支持力:FN=22mM g,由牛顿第三定律知: 木箱对地面压力 FN=FN=22mM g. 例 2 ()一个质量为 0.2 kg 的小球用细线吊在倾角=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理解应用能力、分析推理能力及临界条件的挖掘能力.B 级要求. 图 24 图 2-5 图 2-6 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,使问题难以切入. 解题方法与技巧:当加速度 a 较小时,小球与斜面体一
5、起运动,此时小球受重力、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,此时小球受重力 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.(此时,小球所受斜面支持力恰好为零) 由 mgcot=ma0 所以 a0=gcot=7.5 m/s2 因为 a=10 m/s2a0 所以小球离开斜面 N=0,小球受力情况如图 2-7,则 Tcos=ma, Tsin=mg 所以 T=22)()(mgma=2.83 N,N=0. 锦囊妙计锦囊妙计 一、高考走势 连接体的拟题在高考命题中由来
6、已久,考查考生综合分析能力,起初是多以平衡态下的连接体的题呈现在卷面上,随着高考对能力要求的不断提高,近几年加强了对非平衡态下连接体的考查力度. 二、处理连接体问题的基本方法 在分析和求解物理连接体命题时,首先遇到的关键之一,就是研究对象的选取问题.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)法就是将所研究的对象-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)运用隔离法解题的基本步骤: 明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原则是: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. 将研究对象从系统中隔离出来;或将研
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