高一物理连接体受力分析
高一物理-连接体问题
§ 4.4牛顿第二定律的应用 ------- 连接体问题【学习目标】1•知道什么是连接体与隔离体。
2•知道什么是内力和外力。
3•学会连接体问题的分析方法，并用来解决简单问题。
【自主学习】一、 连接体与隔离体两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为 _________________ 。
如果把其中某个 物体隔离出来，该物体即为 ________________ 。
二、 外力和内力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的 ______ 力,而系统内各物体间的相互作用力为 __________ 。
应用牛顿第二定律列方程不考虑 __________ 力。
如果把物体隔离出来作为研究对象， 则这些内力将转换为隔离体的 ___________ 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。
本来单用隔离法就可以解决的连接体问 题，但如果这两种方法交叉使用，则处理问题就更加方便。
如当系统中各物体有相同的 加速度，求系统中某两物体间的相互作用力时，往往是先用 ________ 法求出 ________ ，再用 ________ 法求 ________ 。
【典型例题】例1•两个物体A 和B ，质量分别为 m i 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 B 的作用力等于（ ）扩展：•若m i 与m 2与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为卩则对 B 作用力等于。
2•如图所示，倾角为的斜面上放两物体 m i 和m 2,用与斜面平行的力F 推m i ,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 __________________ 。
高一物理人教版【连接体平衡、力的动态分析问题】专题
高一物理人教版【连接体平衡、力的动态分析问题】专题小球在挡板和斜面作用下始终处于静止状态；问：在挡板由竖直状态，逆时针转动变成与斜面垂直的过程中，小球对挡板的弹力与小球对斜面的弹力大小变化情况？小球在轻绳拉力作用下处于静止，若给小球一水平向右的拉力使小球向右缓慢移动，问：绳的拉力变化？水平拉力大小变化？方法总结：求：力的大小变化时，属于力的动态分析问题。
方法1；图解法------适用于三个力并且（1）一个力为恒力（力的大小与方向不变）（2）一个力的方向不变；（3）另外一个力，变化步骤：（1）根据力的平行四边形定则，将三个力放在一个三角形中；（2）恒力，力的示意图（力的线段长短、方向）不变；（3）方向不变的力，适当延长（4）调整另一个力的方向，根据力的线段长短判断力的大小变化情况；在绳的拉力的作用下，将小球沿半圆球，缓慢拉到顶点的过程中，问：（1）绳中弹力的大小变化？（2）小球与半圆球间弹力的变化？方法总结方法2；力三角形与长度三角形相似。
根据相似关系，判断力的变化A木块、B沙漏通过轻绳连接，在斜面上始终处于静止状态，沙漏中的沙子在逐渐减小的过程中，问：（1）斜面与A物体间的摩擦力的变化情况？（2）斜面与地面的摩擦力变化？方法总结：三角函数法受力分析，正交分解，在x，y轴方向建立平衡方程。
通过三角函数变化，判断力的大小变化。
例5已知：重物的质量为m，轻绳形成的夹角为α，重力加速度为g，问：轻绳的拉力？（2）若B杆向左移动少许，问：轻绳中弹力变化情况？（3）若绳与B杆悬挂点下移，问：轻绳中弹力的变化情况？方法总结：分析力的动态变化方法：1.作图法2.相似三角形法3.三角函数法二、整体法和隔离法在平衡状态下的应用（连接体问题处理方法）1.如图所示，在水平力F的作用下，木块A、B保持静止。
若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0，(1)判断B是否受斜面摩擦力作用？若受到斜面的摩擦力作用，那摩擦力的方向？2．如图所示，GA＝80 N，GB＝30 N。
高一物理连接体受力分析
掌握母题100例，触类旁通赢高考 高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题十五、连接体受力分析【解法归纳】对于平衡状态的连接体，一般采用隔离两个物体分别进行受力分析，利用平衡条件列出相关方程联立解答。
典例15．（2011海南物理）如图，墙上有两个钉子a 和b ，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l 。
一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点，另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量为m1的重物。
在绳子距a 端2l 的c 点有一固定绳圈。
若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac 段正好水平，则重物和钩码的质量比12m m 为C.【解析】：根据题述画出平衡后绳的ac 段正好水平的示意图，对绳圈c 分析受力，画出受力图。
由平行四边形定则和图中几何关系可得12m mC 正确。
【答案】：C【点评】此题考查受力方向、物体平衡等相关知识点。
衍生题1（2010山东理综）如图2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和摩图2擦力f正确的是A．N= m1g+ m2g- F sinθB．N= m1g+ m2g- F cosθC．f=F cosθD．f=F sinθ【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 cosθ，选项C正确D错误；设轻弹簧中弹力为F1，弹簧方向与水平方向的夹角为α，隔离m2，分析受力，由平衡条件，在竖直方向有，F sinθ=m2g+ F1sinα，隔离m1，分析受力，由平衡条件，在竖直方向有，m1g=N+ F1sinα，联立解得，N= m1g+ m2g- F sinθ，选项A正确B错误。
高一物理-必修1-相互作用-受力分析-整体法与隔离法
(1)若对B施加向右的水平拉力，使B向右运动， 而A不离开B的斜面，这个拉力不得超过多少？
(2)若对B施以向左的水平推力，使B向左运动， 而A不致在B上移动，这个推力不得超过多少？
解析：这是一道有临界状态的问题的题，(1) 若拉力F太大，B的加速度大，使A脱离，当 恰好不脱离时拉力为F1则有图(1)
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．
例1两个物体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对物体B的作用力等于
()
A.m1m＋1m2F
B.m1m＋2m2F
C．F
D.mm12F
答案：B
根据牛顿第三定律，人对吊板的压力FN′与 吊板对人的支持力等大反向，故FN′＝330N.
规律总结：要使物体与斜面保持相对静止，即
相对斜面不上滑也不下滑，加速度就应水 平．这是一种临界状态，考虑一下，当F大于 (m＋M)gtanθ或小于(m＋M)gtanθ时，物块相对 斜面将怎样运动？
变式训练2 如右图所示一只质量为m的猫，
抓住用绳吊在天花板上的质量为M的垂直杆
子．当悬绳突然断裂时，小猫急速沿杆竖直向
C．3μmg
D．4μmg
答案：C
2．如右图所示，跨过定滑轮的细绳的一端挂 一吊板，另一端被吊板上的人拉住，已知人的 质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮 的质量、滑轮的摩擦均可不计，取重力加速度 g＝10m/s2.当人以440N的力拉绳时，人与吊板 的加速度和人对吊板的压力分别为多少？
在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离 法．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、轻杆、轻弹簧连在一起、 或由间接的场力(如万有引力、电场力、磁场 力)作用在一起的物体组．
高中物理 必修一 专题 连接体问题
3.整体法与隔离法的选择 (1)整体法的研究对象少、受力少、方程少，所以连接体问题优先采用整体法。 (2)涉及物体间相互作用的内力时，必须采用隔离法。 (3)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 可以先用整体法求出加速度，再用隔离法分析其中一个物体的受力，即“先 整体求加速度，后隔离求内力”。 (4)若已知某个物体的受力情况，可先隔离该物体求出加速度，再以整体为研 究对象求解外力。
第四章 牛顿运动定律
专题 连接体问题
[学习目标] 1.会用整体法与隔离法分析连接体问题。 2.掌握动力学临界问题的分析方法，掌握几种典型临界问题的临界条件。
提升1 连接体问题
1.连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连 接体。例如，几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、弹簧、 细杆等连在一起。如：
F－(mA＋mB)gsin θ－μ(mA＋mB)gcos θ
＝(mA＋mB)a3
以B为研究对象 T3－mBgsin θ－μmBgcos θ＝mBa3
答案 (1) mB F (2) mB F
联立解得 (3) mB
T3＝mAm＋BmBF。 F
mA＋mB
mA＋mB
mA＋mB
【训练1】 (多选)如图所示，用水平力F推放在光滑水平面上的物体Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ，使其一起做匀加速直线运动，若Ⅰ对Ⅱ的弹力为6 N，Ⅱ对Ⅲ的弹力为
4 N，Ⅱ的质量是1 kg，则( AC)
A.Ⅲ物体的质量为2 kg B.Ⅲ物体的质量为4 kg C.Ⅲ物体的加速度为2 m/s2 D.Ⅲ物体的加速度为1 m/s2 解析 对Ⅱ受力分析，由牛顿第二定律可得F12－F32＝m2a，代入数据解得a ＝2 m/s2，即整体的加速度为2 m/s2，选项C正确，D错误；对Ⅲ受力分析， 由牛顿第二定律可得F23＝m3a，代入数据解得m3＝2 kg，故A正确，B错误。
高中物理受力分析中常见模型
╰α高中物理知识归纳----------------------------力学模型及方法1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件）斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ)3．轻绳、杆模型绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
杆对球的作用力由运动情况决定只有θ=arctg(g a)时才沿杆方向最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力?若小球带电呢？假设单B下摆,最低点的速度V B=R2g⇐mgR=221Bmv整体下摆2mgR=mg2R+'2B'2Amv21mv21+'A'BV2V=⇒'AV=gR53；'A'BV2V==gR256> V B=R2gEmL·m2m1FBAF1 F2 B A FFm 所以AB 杆对B 做正功，AB 杆对A 做负功若 V 0<gR ，运动情况为先平抛，绳拉直沿绳方向的速度消失即是有能量损失，绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。
而不能够整个过程用机械能守恒。
求水平初速及最低点时绳的拉力？换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v 1突然消失),再v 2下摆机械能守恒例：摆球的质量为m ，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求：小球运动到最低点A 时绳子受到的拉力是多少？4．超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y )向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)难点：一个物体的运动导致系统重心的运动1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ 铁木球的运动用同体积的水去补充1．（15分）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A 和B （中央有孔），A 、B 间由细绳连接着，它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态。
动力学连接体问题和临界问题(解析版)—2024-2025学年高一物理(人教版2019必修第一册)
动力学连接体问题和临界问题1、动力学中的连接体模型，学会使用整体法与隔离法分析。
2、掌握动力学的临界分析。
一、动力学的连接体问题1．连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体．如几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆等连在一起，在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法．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．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．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．临界问题的常见类型及临界条件：(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触(或脱离)的临界条件是弹力为零．(2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大静摩擦力．(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是绳上的张力为零．(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当所受合力最大时，具有最大加速度；当所受合力最小时，具有最小加速度．当出现加速度为零时，物体处于临界状态，对应的速度达到最大值或最小值．4．解答临界问题的三种方法(1)极限法：把问题推向极端，分析在极端情况下可能出现的状态，从而找出临界条件．(2)假设法：有些物理过程没有出现明显的临界线索，一般用假设法，即假设出现某种临界状态，分析物体的受力情况与题设是否相同，然后再根据实际情况处理．(3)数学法：将物理方程转化为数学表达式，如二次函数、不等式、三角函数等，然后根据数学中求极值的方法，求出临界条件．题型1动力学的连接体问题[例题1]（2023秋•密云区期末）如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。
高中物理转盘连接体问题
高中物理转盘连接体问题详解转盘连接体问题是一种常见的高中物理题型，这种问题涉及到多种物理概念，如受力分析、运动学与动力学、角速度与角动量、能量守恒与转化、动量守恒与转化、摩擦力与润滑，以及设备设计等。
以下是对这些概念的详细解析。
1. 受力分析在解决转盘连接体问题时，首先需要对物体进行受力分析。
物体受到的力可以分为静摩擦力、滑动摩擦力、重力、支持力、电场力、磁场力等。
根据物体的运动状态，可以判断出物体所受的力是哪种类型。
2. 运动学与动力学运动学主要研究物体的位置、速度和加速度等运动状态。
动力学则研究物体运动的原因，即物体所受到的力。
通过运动学与动力学的结合，可以研究物体的运动过程。
3. 角速度与角动量角速度是描述物体转动快慢的物理量，等于物体转动的弧度除以时间。
角动量是描述物体转动状态的物理量，等于物体的转动惯量乘以角速度。
当物体所受的合力矩不为零时，物体的角动量会发生变化。
4. 能量守恒与转化能量守恒是指能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在转盘连接体问题中，通常涉及到机械能和其他形式的能量的转化，如热能、电能等。
根据能量守恒定律，可以研究物体运动过程中的能量转化和分布情况。
5. 动量守恒与转化动量守恒是指物体系统在不受外力作用时，动量保持不变。
在转盘连接体问题中，如果物体系统不受外力作用或所受的外力之和为零，则系统的动量守恒。
同时，在物体碰撞或摩擦过程中，动量会发生转化或转移。
6. 摩擦力与润滑摩擦力是阻碍物体相对运动的力，可以分为静摩擦力和滑动摩擦力。
在转盘连接体问题中，摩擦力的作用会导致物体之间的相对运动受到限制或产生热量。
润滑则是为了减小摩擦力而使两个接触面之间形成一层薄膜，从而减少摩擦力。
7. 设备设计在解决转盘连接体问题时，有时需要设计一些简单的机械设备，如转盘、滑轮等。
在设计时需要考虑设备的结构、材料、尺寸等因素，以确保设备能够满足使用要求和安全性能。
同时还需要考虑设备的维护和保养问题。
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掌握母题100例，触类旁通赢高考 高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题十五、连接体受力分析
【解法归纳】对于平衡状态的连接体，一般采用隔离两个物体分别进行受力分析，利用平衡条件列出相关方程联立解答。
典例15．（2011海南物理）如图，墙上有两个钉子a 和b ，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l 。
一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点，另一端跨
过光滑钉子b 悬挂一质量为m1的重物。
在绳子距a 端2
l 的c 点有一固定绳圈。
若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac 段正好水平，则重物和钩码的质量比12
m m 为
C.
【解析】：根据题述画出平衡后绳的ac 段正好水平的示意图，对绳圈c 分析受力，画出受力图。
由平行四边形定则和图中几何关系可得
12m m
C 正确。
【答案】：C
【点评】此题考查受力方向、物体平衡等相关知识点。
衍生题1（2010山东理综）如图2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
图
2
擦力f正确的是
A．N= m1g+ m2g- F sinθ
B．N= m1g+ m2g- F cosθ
C．f=F cosθ
D．f=F sinθ
【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 cosθ，选项C正确D错误；设轻弹簧中弹力为F1，弹簧方向与水平方向的夹角为α，隔离m2，分析受力，由平衡条件，在竖直方向有，F sinθ=m2g+ F1sinα，
隔离m1，分析受力，由平衡条件，在竖直方向有，m1g=N+ F1sinα，
联立解得，N= m1g+ m2g- F sinθ，选项A正确B错误。
【答案】AC
【点评】本题考查整体法和隔离法受力分析、物体平衡条件的应用等知识点，意在考查考生对新情景的分析能力和综合运用知识的能力。
衍生题2（2005天津理综卷）如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦），P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态。
当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则
Ａ．Q受到的摩擦力一定变小
Ｂ．Q受到的摩擦力一定变大
Ｃ．轻绳上拉力一定变小
Ｄ．轻绳上拉力一定不变
解析：由于两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮，当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则轻绳上拉力等于物块P的重力，轻绳上拉力一定不变，选项C错误D正确。
由于题述没有给出两物块P、Q质量的具体关系，斜面粗糙程度未知，用水平向左的恒力推Q前，Q受到的摩擦力方向未知。
当用水平向左的恒力推Q时，Q受到的摩擦力变化情况不能断定，所以选项AB错误。
【答案】D
衍生题3（2003天津理综卷,19
）如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗
口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。
一根细线跨在碗口上，线的两端分别系元质量为m 1和m 2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m 1的小球与O 点的连线与水平线的夹角为α=60°，两小球的质量比1
2m m 为 A. 33 B. 3
2 C.
23 D. 22
衍生题4 (2012湖北荆州中学质检)一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套
着两个小球A 和B （中央有孔），A 、B 间由细绳连接着，它们处于如图所示
位置时恰好都能保持静止状态。
此情况下，B 球与环中心O 处于同一水平面
上，A B 间的细绳呈伸直状态，与水平线成30°夹角。
已知B 球的质量为m ，
求细绳对B 球的拉力和A 球的质量。
解析：设细绳中拉力为T ，光滑圆环对A 球弹力为N A ，对B 球弹力为N B 。
对B 球，受力分析如
图所示。
T sin300=mg ………….①
∴ T =2mg 。
对A 球，受力分析如图D-1所示。
在水平方向
T cos300=N A sin300 …………………..②
在竖直方向
N A cos300=m A g +T sin300 …………………③
联立解得m A =2m 。
衍生题4．（2012武汉摸底测试）两个可视为质点的小球a 和b ，用质量可忽略的刚性细杆相
连放置在一个光滑的半球面内，如图所示。
已知小球a 和b 的质量之比
为 3，细杆长度是球面半径的 2 倍。
两球处于平衡状态时，细杆与
水平面的夹角θ是：（ ）
A ．45°
B ．30°
C ．22.5°
D ．15°
【解析】 设细杆对两球的弹力大小为T ，小球a 、b 的受力情况如图1－10乙所示
图1－10乙
其中球面对两球的弹力方向指向圆心，即有：
cos α＝22R R ＝
22 解得：α＝45°
故F N a 的方向为向上偏右，即β1＝π2
－45°－θ＝45°－θ F N b 的方向为向上偏左，即β2＝π2
－（45°－θ）＝45°＋θ
两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用，过O 作竖直线交ab 于c 点，设球面的半径为R ，由几何关系可得： m a g Oc ＝F N a R
m b g Oc ＝F N b R
解得：F N a ＝3F N b
取a 、b 及细杆组成的整体为研究对象，由平衡条件得：
F N a ·sin β1＝F N b ·sin β2
即 3F N b ·sin（45°－θ）＝F N b ·sin（45°＋θ）
解得：θ＝15°．
【答案】D。