整体法与隔离法解决简单连接体问题

主编:黄冈中学物理集体备课组

1、连接体与隔离体:两个或几个物体相连接组成的物体系统称为连接体,如果把其中某个物体隔离出来,该物体即为隔离体.

2、外力和内力:如果连接体的每个物体的运动情况均一样(或都处于平衡状态或都具有共同的加速度),则可以把连接体当作整体作为研究对象,受到系统之外的物体对这个系统的力,称为该系统所受外力.而系统内部各物体间的相互作用力,称为内力,在对整个系统而言,内力相互抵消,可以不考虑.

例1、如图,桌面光滑,小车质量为M,砝码质量为m,求小车受到的拉力和小车的加速度.

法一(隔离法):

法二:

(整体法)将M、m当作一个整体,由牛顿第二定律得:

mg=(M+m)a

对M:绳子拉力:

分析:绳子的拉力

但当Mm时T≈mg

M、m一起匀加速的加速度

当Mm时,

当M→m时,

实验:

  1、首先平衡摩擦:μ=tanθ

  2、m<<m,可以认为砝码的重力≈F,其实砝码和小车一起作匀加速直线运动时,砝码重力大于绳子拉力.

例2、如图所示,质量分别为m1和m2的两物体A和B,中间用一弹性系数为k的轻弹簧连接着,把它们置于光滑水平面上,若水平恒力F1和F2分别作用在A和B上,方向如图示,且F1>F2,则弹簧的压缩量为多少?

解:

将A、B当作一个整体,由牛顿第二定律得

F1-F2=(m1+m2)a   ①

对A隔离:F1-k△x=m1a   ②

由①②得:

(若m1=m2时,)

例3、两个物体A和B,质量分别为m1和m2,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B的作用力是多少?

解:

将A、B作为整体,

引申①:上题中,若两个物体与地面间的动摩擦因数均为μ,其他条件不变,则物体A对B的作用力为多大?(两物体仍一起做匀加速运动)

解:

对A、B整体

F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a

F12-μm2g=m2a

引申②:若两物体A、B与地面动摩擦因数分别为μ1和μ2,在推力F作用下一起匀加速,求物体A对B的作用力多大?

引申③:上题中两物体,若放在光滑的倾角为θ的斜面上,用力F推着向上加速运动,则物体A对B的作用力多大?

解:

对A、B:

F-(m1+m2)gsinθ=(m1+m2)a

对B:F12-m2gsinθ=m2a

若m1、m2与斜面的摩擦因数为μ,结果一样.

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