諸葛錦兵

(浙江省衢州第二中學(xué))

連接體模型是高中階段力學(xué)板塊最重要的模型之一,在高考中,對(duì)該模型的考查幾乎年年都有.本文以牛頓第二定律為橋梁,對(duì)該模型中相對(duì)靜止類問(wèn)題作一探討.

連接體模型按照連接體的連接方式可分為相對(duì)靜止類和相對(duì)運(yùn)動(dòng)類,其中相對(duì)靜止類可進(jìn)一步細(xì)分為直接相互作用類、彈簧連接類和多物體連接類三個(gè)小類.不論哪個(gè)類型,處理問(wèn)題時(shí)只要抓住牛頓第二定律、物體間內(nèi)力大小相等、隔離和整體思想這些規(guī)律、特點(diǎn)和思想,就能順利解決問(wèn)題.

1 直接相互作用類

這個(gè)類型中的連接體是互相接觸但又彼此獨(dú)立的,解題的關(guān)鍵(也是難點(diǎn))是對(duì)作用力的分析,不僅要關(guān)注彈力,更要關(guān)注摩擦力.

圖1

A.斜面體乙對(duì)甲的作用力方向可能垂直斜面向上

B.斜面體乙對(duì)丙的作用力大小為1N

C.丙受到地面的彈力大于10N

D.斜面體乙受到的合力的大小為2N

【小結(jié)】本題的特點(diǎn)是連接體擁有相等的加速度,由此我們可以利用整體法計(jì)算系統(tǒng)的外力,可再根據(jù)隔離法求內(nèi)力(物體之間的作用力).

另外,我們通過(guò)解析過(guò)程還能發(fā)現(xiàn),可以先用整體法利用牛頓第二定律求加速度,然后利用隔離法選取合適的研究對(duì)象,最后應(yīng)用牛頓第二定律求出內(nèi)力.

2 彈簧連接類

彈簧彈力的加入給題目增添很多變量,關(guān)鍵信息就是彈簧是否與物體固定連接,這一點(diǎn)在審題時(shí)必須注意,避免出現(xiàn)錯(cuò)誤分析.

圖2

A.物塊B的質(zhì)量為2m

B.物塊B的加速度大小等于重力加速度g

C.在物塊B與物塊A分開(kāi)前,彈簧和物塊A組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少

D.當(dāng)物塊B的位移為x0時(shí),彈簧正好處于原長(zhǎng),且A、B恰好分開(kāi)

【小結(jié)】本題設(shè)計(jì)三個(gè)研究對(duì)象,而且相互之間的關(guān)系比較復(fù)雜,需要反復(fù)使用整體與隔離思想,比如求加速度時(shí)需要以A、B為整體研究,兩物塊分離時(shí)需用隔離法選擇B為研究對(duì)象(若選A則不能得到答案),在選擇不同研究對(duì)象時(shí),同一個(gè)力有時(shí)候是內(nèi)力,有時(shí)候是外力,比如A、B間的作用力,選二者為整體研究時(shí)屬于內(nèi)力,選彈簧和A為整體或者選B為研究對(duì)象時(shí)則是外力.

3 多物體連接類

多個(gè)物體連接的情況的解題難點(diǎn),是不易準(zhǔn)確選擇研究對(duì)象.

圖3

B.在物塊1進(jìn)入地面粗糙一側(cè)而物塊2還未進(jìn)入粗糙一側(cè)時(shí),整個(gè)系統(tǒng)的加速度為

C.物塊3通過(guò)O點(diǎn)后到物塊4通過(guò)O點(diǎn)前,兩物塊間細(xì)桿上的作用力為F

D.物塊5通過(guò)O點(diǎn)后到物塊6通過(guò)O點(diǎn)前,兩物塊間細(xì)桿上的作用力為

綜合以上內(nèi)容,我們可以將以牛頓第二定律為橋梁求解相對(duì)靜止類連接體問(wèn)題的分析方法總結(jié)為以下幾條:

1)若不需要求物體間的作用力,可用整體法進(jìn)行受力分析,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出研究對(duì)象的加速度;

2)若需要求物體間的作用力,可用隔離法進(jìn)行受力分析,然后應(yīng)用牛頓第二定律求解;

3)如果連接體的情況比較復(fù)雜,就需要根據(jù)實(shí)際情況巧妙地交替使用整體與隔離思想,準(zhǔn)確找到研究對(duì)象,然后對(duì)其進(jìn)行受力分析和使用牛頓第二定律,找到問(wèn)題的連接橋梁,一般是加速度.

以上就是解決相對(duì)靜止類連接體問(wèn)題的核心方法,對(duì)于連接體的另一個(gè)大類型——相對(duì)運(yùn)動(dòng)類,以上分析思路和解題方法也同樣適用.不論何時(shí),我們都需要注意:解題無(wú)常法,思考需縝密,生搬硬套行不通,靈活應(yīng)用最關(guān)鍵.牛頓第二定律雖然是解決連接體問(wèn)題的重要橋梁,但是也不能忽視功能關(guān)系、能量觀點(diǎn)等解題思維.

(完)