高中物理牛顿第二定律连接体专题

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1、连接体问题连接体是相互关联的物体，它们之间的作用力与它们的运动及相对运动方式有关。此类问题频见各类试题中，难、易各异，对这类题目的分析和计算具有一定的难度。我们的目的是分析连接体力和运动的内在联系、规律，应用牛顿运动定律、利用逻辑关系推导、演练、计算、得到结果。有一些问题难度较大，运用我们高中所学物理知识、数学知识、还不能准确地进行描述，我们可以运用图像方法来描述。我们就物理问题的分析方法和解法做了一些研究、探讨。上述方法与传统方法相比计算过程相对简便了许多，但需要缜密的思维过程，希望本教材使用者认真思考。为了研究方便，我们把连接体分为加速度相同

2、和加速度不相同两种情况。这种分类并非严格的科学分类，仅仅是一种大体的归类吧，便于进行分析。因为运动情况有所不同，分析和解题的方法将有所区别。前者注重有相同加速度的物体“合外力按质量来均分”理念；加速度不相同的物体注重逻辑关系推演、超重和失重理念及对系统的牛顿第二定律的应用；还有一些问题加速度是变化的，则需注重力、功、能关系理念以及应用图像法来解决问题的意识。1加速度相同的连接体例

3、1在右图中，质量分别为m1、m2的物体由弹簧相连接，在恒力F作用下共同向右运动，弹簧的长度恒定，物块与水平面间动摩擦因数为。求：弹簧的弹力？【引导】上述问题属于连接体的

4、问题，按照传统的解法，老师会教你用整体法与隔离法，按照“先整体后隔离”或“先隔离后整体”等方法，列方程组再求解计算。那么类似的，像物体在水平面上动运、水平面光滑或粗糙；衡力F足够大可以拉着物体沿着斜面向上运动、斜面光滑或粗糙；衡力F足够大可以拉着物体沿着竖直方向向上运动等五种情况下，弹力大小又将如何？难道我们要一一算来，没有规律可循？不妨来一块探究一下！【解析】解法一：常规方法（整体法与隔离法）以整体为研究对象，由牛顿第二定律得解得以m2为研究对象解得质量分别为m1、m2的物体有弹簧相连接，在恒力F作用下共同向右运动。既然是共同运动、就有相同的加

5、速度，有相同加速度的物体“合外力按质量来均分”。因此两者结果相同！【答案】【品味】通过上述分析及计算，在恒力F作用下共同运动，具有相同加速度的物体“合外力按质量来均分”的计算结果与采用隔离法的计算结果相同。“合外力按质量来均分”的结论更加深刻地反映了牛顿第二定律的本质。例

6、2如图右所示，质量为m1、m2的物块在F1、F2共同作用下向右运动。已知、、、，求m1和m2之间的作用力FT为多少？【引导】本题中物体系统水平方向，不仅受到外力作用，还受到作用，因此系统的合外力为两力的矢量和，然后再按照“合外力按质量均分”结论求解。【解析】物体系的合外力按照“

7、合外力按质量来均分”知m1的合力m2的合力由于或所以m1和m2之间的拉力也可以【答案】8N【品味】当系统所受外力不仅一个时，先求和力再分配，然后任意隔离一个物体进行分析就可求出物体间的“牵连力”。例

8、3如右图所示，物体m1、m2用一细绳连接，两者在竖直向上的力的作用下向上加速运动，重力加速度为g，求细绳上的张力？【启导】本题由水平情境变为竖直情境，但我们依然可以应用结论去分析。【解析】物体所受合外力为以为研究对象，由“合外力随质量均分”可知又由于所以【答案】【品味】从本题计算结果中，我们发现求解结果与重力无关！这是因为质量是与重力对应的，重力如果

9、使两物体产生了加速度，那么其大小和方向一定是一样的，不会对它们之间的“连接体”产生作用。因此，我们可理解为重力本身就是按质量均分的，运算中无需考虑。类似地斜面上物体所受的、也可认为已经按质量均分过了，无需再考虑。例

10、4如图右，m1、m2用细线吊在定滑轮，当m1、m2开始运动时，求细线受到的张力？【引导】本题中对合外力的分析是一个难点，仔细研究会发现，使得m1、m2状态变化的原因是两者重力的差值，与滑轮与重力的大小无关。弄清合外力后，就可按照上题解法求解了。【解析】m1、m2用细线吊在定滑轮上，当m1、m2开始运动时二者具有相同的加速度，产生加速度

11、的力是m1、m2重力的差值。若取g=10m/s2，则∑F=m1g–m2g=30N–20N=10N因此m1、m2受到的合外力分别是6N、4N则细线受到的张力FT=m1g–∑F1=30N-6N=24N或FT=m2g+∑F2=20N+4N=24N【答案】24N【品味】从本题中我们会感受到对系统合外力的分析不像我们想象的那么容易，其实这也正反映了结论法的一个重要特性，那就是揭示了牛顿第二定律的本质。2加速度不相同的连接体例

12、5质量为M的箱体放在水平面上，其内部柱子上有一物块正以加速度a下滑，物块的质量为m。求箱体对地面的压力？【引导】我们先用常规方法来求

13、解。分析发现物块与箱体之间通过摩擦力来建立关系，物块处于匀加速状态，先对物块应用牛顿第二定律求出摩擦力，然后在隔离出箱体来分析求解。那么