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专题： 牛顿第二定律的应用――― 连接体【知识讲解】一、连接体与隔离体（系统与质点）两个或两个以上物体，靠绳或接触面或电磁作用相互联系组成的物体系统，称为连接体（系统，多质点）。
如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体（单质点）。
二、外力和内力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的物体施加的作用力，这些力是系统受到的外 力，而系统内各物体间的相互作用力为内力。
应用牛顿第二定律列方程求合力时不考虑内力。
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外力。
三、连接体问题的分析方法1.整体法：整体法是物理中常用的一种思维方法。
它是将几个物体看作一个整体来作为研究对象即系统，这样就暂时回避了这些物体间的相互作用的内力，只考虑整体受到的外力，整体法列出的方程数目较少，解题变的简明快捷。
（1）连接体中的各物体如果加速度相同，求解时可以把连接体作为一个整体。
运用F 合=（m 1+m 2+m 3…..）a 列方程求解；题目只涉及内外力关系不需要求加速度时，也可以用牛顿定律在加速度相同情况下的推论：总合合合m m m 2211F F F ==（动力分配原理，即系统内各部分的合力与其质量成正比）。
（2）连接体中的各物体如果加速度不同，若系统内有几个物体，这几个物体的质量分别为m 1，m 2，m 3………m n ，，加速度分别为a 1，a 2，a 3......a n ，这个系统受到的合外力为F 合外，则对这个系统应用牛顿第二定律的表达式为1122n nF m a m a m a =++⋅⋅⋅+合外其正交分解表示式为11221122x x n nxy y n nyy F m a m a m a F m a m a m a=++⋅⋅⋅+=++⋅⋅⋅+x 外外（3）当系统内各个物体加速度均为零时，有的静止有的匀速运动，整个系统处于平衡状态，此时可用F 合外=0进行求解。
或者:0F 0F y x ==外外，联立求解。
牛顿第二定律的应用――― 连接体问题整体法和隔离法，临界问题学习要求：会解决两个物体具有相同加速度的动力学问题求解连接体问题时，只限于各物体加速度相同的情形一、连接体：当两个或两个以上的物体通过绳、杆、弹簧相连，或多个物体直接叠放在一起的系统二、处理方法——整体法与隔离法三、连接体题型：1【例1】A 、B ，今用水平力推【练1】如图所示，质量为M 的斜面面间无摩擦。
在水平向左的推力F 已知斜面的倾角为，物体B A. B. C. D.【练2】如图所示，质量为的物体连接的绳与竖直方向成角，则（ A. 车厢的加速度为B. B. 绳对物体1的拉力为C. C. 底板对物体2的支持力为D. D. 物体2所受底板的摩擦力为 kg m B 6=N F A 6=θ()(,sin μθ+==g m M F g a θ)(,cos g m M F g a +==()(,tan μθ+==g m M F g a g m M F g a )(,cot +==μθ2m θθsin g θcos 1gm g m m )(12-θtan 2g m2、连接体整体内部各部分有不同的加速度：（不能用整体法来定量分析）不作要求同步练习P123 124 页3、临界问题 例2、作业本P66页例3、质量为0.2kg 的小球用细线吊在倾角为θ＝060的斜面体的顶端，斜面体静止时，小球紧靠在斜面上，线与斜面平行，如图4-70所示，不计摩擦，求在下列三种情况下，细线对小球的拉力（取g ＝10 2/s m ）(1) 斜面体以232/s m 的加速度向右加速运动；(2) 斜面体以432/s m ，的加速度向右加速运动；例4、如图所示，箱子的质量M ＝3.0 kg ，与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.22。
在箱子底板上放一质量为ml ＝2 kg 的长方体铁块；在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m2＝2.0 kg的小球，箱子受到水平恒力F 的作用，稳定时悬线偏离竖直方向θ＝030角，且此时铁块刚好相对箱子静止。
萝北高中物理学科导学案2015年 9 月日课题专题：牛顿运动定律综合应用（整体法和隔离法）编号课型复习课课时1年级高三设计人刘春风授课人刘春风审核人复习目标1、2、掌握用整体法和隔离法解决物体系的加速问题考纲要求知识梳理牛顿运动定律的应用ⅡⅡ对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。
定义：1、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。
2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分析，分别列出方程，再联立求解的方法。
优缺点：整体法的优点是只需分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用，更简洁、更本质地展现出物理量间的关系；缺点是无法讨论系统内部的情况。
隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态变化的原因以及物体间相互作用关系分析清楚，能把物体在系统内与其他物体相互作用的内力转化为物体所受的外力，以便应用牛顿第二定律进行求解；缺点是涉及的因素大多比较复杂。
选择方法：通常在分析外力对系统作用时，首选整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。
有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用。
基础自测模版试题：在光滑的水平地面上有质量都为m的A,B两木块，A,B在恒力F的作用下一起运动，求A对B的推力的大小？变式1：将条件改为A，B与水平面之间动摩擦因数为μ，求A对B的推力的大小？变式2：若A是光滑物块，B与水平面之间动摩擦因数为μ，求A对B的推力的大小？变式3：物块A，B放在倾角为θ的光滑斜面，沿斜面向上收到的推力为F，求A,B之间作用力的大小？变式4：将光滑斜面改为动摩擦因数为μ，沿斜面向上收到的推力为F，求A对B的推力的大小？FBAFBAFBA。
所谓物理，即为探物求理 高中物理之牛顿运动定律(连接体问题) 第1页 共4页 连接体问题 知识点梳理 1、在牛顿第二定律中，整体法与隔离法的适用条件
2、如何利用整体法与隔离法求解连接体问题（本节重点） （1）已知连接体外力情况求解连接体的内力 <1>用整体法求出系统的加速度 <2>用隔离法求解物体间的内力 求法：牛顿第二定律F=ma （2）已知连接体的内力求解连接体的外力 <1>用隔离法分析某一物体的受力情况和运动情况，得出其加速度 <2>用整体法求解物体的外力 连接体问题深度剖析F
mMMF（假设外力F作用于m）
方法突破之典型例题 题型一 已知连接体的外力情况求解连接体的内力 1、有两个质量分别为m1、m2的木块A、B，并列地放在光滑斜面上，当木块A受到平行斜面向上的力F的作用时，两木块同时沿斜面向上做匀加速运动，求B木块受到A木块的作用力大小。 所谓物理，即为探物求理 高中物理之牛顿运动定律(连接体问题)
第1页 共4页 光说不练，等于白干 1、如图所示，并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2，且m1＝2m2.在用水平推力F向右推m1时，两物体间的相互压力的大小为FN1.在用大小也为F的水平推力向左推m2时，两物体间相互作用的压力大小为FN2，则（ ） A. FN1＝FN2 B. 2FN1＝FN2 C. FN1＝2FN2 D. 4FN1＝FN2
2、 (2011海南三亚) 放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧测力计相连，如图所示，
物块与水平面间的动摩擦因数均为μ，今对物块A施加一个水平向左的恒力F，使A、B一起向左做匀加速运动，设A、B的质量分别为m、M,则弹簧测力计的示数为 ( )
A．mMF B．mMMF C．MmMgMmF)(- D．MmgMmF)(- 3、（2008•山东模拟）如图所示，两个质量分别为m1=2kg、m2=3kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接．两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则（ ） A．弹簧秤的示数是25N B．弹簧秤的示数是50N C．在突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为15m/s2 D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13m/s2 4、【2015新课标II-20】在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为32a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为 A. 8 B.10 C.15 D.18 题型二 已知连接体的内力求解连接体的外力
牛顿第二定律的系统表达式一、整体法和隔离法处理加速度相同的连接体问题 1.加速度相同的连接体的动力学方程：F 合 = （m 1+m 2+……）a分量表达式： F x = （m 1+m 2+……）a xF y = （m 1+m 2+……）a y2. 应用情境：已知加速度求整体所受外力或者已知整体受力求整体加速度。
例1、如图，在水平面上有一个质量为M 的楔形木块A ，其斜面倾角为α，一质量为m 的木块B 放在A 的斜面上。
现对A 施以水平推力F ， 恰使B 与A 不发生相对滑动，忽略一切摩擦，则B 对 A 的压力大小为( BD )A 、 mgcos αB 、mg/cos αC 、FM/(M+m)cos αD 、Fm/(M+m)sin α★题型特点：隔离法与整体法的灵活应用。
★解法特点：本题最佳方法是先对整体列牛顿第二定律求出整体加速度，再隔离B 受力分析得出A 、B 之间的压力。
省去了对木楔受力分析（受力较烦），达到了简化问题的目的。
例2.质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4的四个物体彼此用轻绳连接，放在光滑的桌面上，拉力F 1、F 2分别水平地加在m 1、m 4上，如图所示。
求物体系的加速度a 和连接m 2、m 3轻绳的张力F 。
（F 1＞F 2）例3、两个物体A 和B ，质量分别为m 1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B 的作用力等于 ( ) A ．F FαABFF F3、B 解析：首先确定研究对象，先选整体，求出A 、B 共同的加速度，再单独研究B ，B 在A 施加的弹力作用下加速运动，根据牛顿第二定律列方程求解．将m 1、m 2看做一个整体，其合外力为F ，由牛顿第二定律知，F=(m 1+m 2)a ，再以m 2为研究对象，受力分析如右图所示，由牛顿第二定律可得：F 12=m 2a ，以上两式联立可得：F 12= ，B 正确．例4、在粗糙水平面上有一个三角形木块a ，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m 1和m 2的两个木块b 和c ，如图1所示，已知m 1＞m 2，三木块均处于静止，则粗糙地面对于三角形木块（ D ） A ．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右。
牛顿第二定律的应用（一）——整体法与隔离体法 专题2.知道什么是内力和外力。
例1如图所示，A 、B 两木块的质量分别为m A 、m B ，在水平推力F 作用下沿光滑水平面匀加速向右运动，求A 、B 间的弹力F N 。
解析：这里有a 、F N 两个未知数，需要要建立两个方程，要取两次研究对象。
比较后可知分别以B 、（A +B ）为对象较为简单（它们在水平方向上都只受到一个力作用）。
可得F m m m F BA BN +=例2如图所示，m A =1kg ，m B =2kg ，A 、B 间静摩擦力的最大值是5N ，水平面光滑。
用水平力F 拉B ，当拉力大小分别是F =10N 和F =20N 时，A 、B 的加速度各多大？解析：先确定临界值，即刚好使A 、B 发生相对滑动的F 值。
当A 、B 间的静摩擦力达到5N 时，既可以认为它们仍然保持相对静止，有共同的加速度，又可以认为它们间已经发生了相对滑动，A 在滑动摩擦力作用下加速运动。
这时以A 为对象得到a =5m/s 2；再以A 、B 系统为对象得到 F =（m A +m B ）a =15N（1）当F =10N<15N 时， A 、B 一定仍相对静止，所以2BA B A 3.3m/s =+==m m Fa a（2）当F =20N>15N 时，A 、B 间一定发生了相对滑动，用质点组牛顿第二定律列方程：B B A A a m a m F +=，而a A =5m/s 2，于是可以得到a B =7.5m/s 2例3如图所示，质量分别为M 、m 的滑块A 、B 叠放在固定的、 倾角为θ的斜面上，A 与斜面间、A 与B 之间的动摩擦因数 分别为μ1，μ2，当A 、B 从静止开始以相同的加速度下滑时， B 受到摩擦力（ .BC ）A.等于零B.方向平行于斜面向上C.大小为μ1mgcos θD.大小为μ2mgcos θ例4.如图，质量为m 的物体A 放置在质量为M 的物体B 上，B 与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，振动过程中A 、B 之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k ，当物体离开平衡位置的位移为x 时，A 、B 间摩擦力的大小等于（D ）A ．0B ．k ｘC ．（Mm）k ｘD ．（mM m+）k ｘB例5如图所示，质量为M 的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑， 木板上站着一个质量为m 的人，问（1）为了保持木板与斜面相 对静止，计算人运动的加速度？（2）为了保持人与斜面相对静止， 木板运动的加速度是多少？解（1）为了使木板与斜面保持相对静止，必须满足木板在斜面上的合力为零，所以人施于木板的摩擦力F 应沿斜面向上，故人应加速下跑。
现分别对人和木板应用牛顿第二定律得：对木板：Mgsin θ＝F 。
对人：mgsin θ+F ＝ma 人（a 人为人对斜面的加速度）。
解得：a 人＝sin M mg mθ+，方向沿斜面向下。
（2）为了使人与斜面保持静止，必须满足人在木板上所受合力为零，所以木板施于人的摩擦力应沿斜面向上，故人相对木板向上跑，木板相对斜面向下滑，但人对斜面静止不动。
现分别对人和木板应用牛顿第二定律，设木板对斜面的加速度为a 木，则：对人：mgsin θ＝F 。
对木板：Mgsin θ+F=Ma 木。
解得：a 木＝sin M mg Mθ+，方向沿斜面向下。
即人相对木板向上加速跑动，而木板沿斜面向下滑动，所以人相对斜面静止不动。
例6如图所示，底座A 上装有一根直立杆，其总质量为M ，杆上套有质量为m 的圆环B ，它与杆有摩擦。
当圆环从底端以某一速度v 向上飞起时，圆环的加速度大小为a ，底座A 不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？解：圆环上升时，两物体受力如右图所示，其中f 1为杆给环的摩擦力，f 2为环给杆的摩擦力。
对圆环：mg ＋f 1＝ma ① 对底座：N 1＋f 2－Mg ＝0② 由牛顿第三定律知：f 1＝f 2③由①②③式可得：N 1＝(M ＋m)g －ma 圆环下降时，两物体受力如右图所示对圆环：mg －f 1＝ma ＇ ④ 对底座：Mg ＋f 2－N 2＝0⑤ 由牛顿第三定律得：f 1＝f 2⑥由④⑤⑥三式解得：N 2＝(M －m)g ＋mafa· N 1 f 1Mga ＇f N 2 · f 1 Mg1．如图A 、B 、C 为三个完全相同的物体，当水平力F 作用 于B 上，三物体可一起匀速运动。
撤去力F 后，三物体仍 可一起向前运动，设此时A 、B 间作用力为f 1，B 、C 间作 用力为f 2，则f 1和f 2的大小为（ C ） A.f 1＝f 2＝0 B.f 1＝0，f 2＝FC.f 1＝3F ，f 2＝F 32D.f 1＝F ，f 2＝02、两个物体A 和B ，质量分别为m 1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（B ） A.F m m m 211+ B.F m m m 212+ C.FD.F m m 213、如图所示，倾角为α的斜面上放两物体m 1和m 2，用与斜面 平行的力F 推m 1，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F m m m 212+。
4、一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的光滑定滑轮， 绳的一端系一质量m ＝15kg 的重物，重物静止于地面上， 有一质量m ＇＝10kg 的猴子，从绳子的另一端沿绳向上爬， 如图所示，在重物不离地面的条件下，猴子向上爬的最大加 速度 (g=10m/s 2)（ B ） A ．25m/s 2B ．5m/s 2C ．10m/s 2D ．15m/s 25、如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量 为M 的竖直竹竿，当竿上一质量为m 的人以加速度a 加速下滑时， 竿对“底人”的压力大小为（ B ）A.（M+m ）gB.（M+m ）g －maC.（M+m ）g+maD.（M －m ）g6、如图所示，箱子的质量M ＝5.0kg ，与水平地面的动摩擦因 数μ＝0.22。
在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m ＝1.0kg 的小球，箱子受到水平恒力F 的作用，使小球的悬线偏离竖直a方向θ＝30°角，则F 应为多少？（g ＝10m/s 2） 解：对小球由牛顿第二定律得：mgtg θ=ma ①对整体，由牛顿第二定律得：F －μ(M+m)g=(M+m)a ② 由①②代入数据得：F ＝48N7、如图所示，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？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F f ，如图2-4，据牛顿第二定律得： mg -F f =ma①取木箱M 为研究对象，受重力Mg 、地面支持力F N 及小球给予的摩擦力F f ′如图. 据物体平衡条件得： F N -F f ′-Mg =0②且F f =F f ′③由①②③式得F N =22mM +g 由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为 F N ′=F N =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 ）-F N = ma +M ×0 故木箱所受支持力：F N =22mM +g ，由牛顿第三定律知： 木箱对地面压力F N ′=F N =22mM +g .【提高训练】1、如图，用力F 拉A 、B 、C 三个物体在光滑水平面上运动，现在中间的B 物体上加一个小物体，它和中间的物体一起运动，且原拉力F 不变，那么加上物体以后，两段绳中的拉力F a 和F b 的变化情况是（ A ） A.T a 增大 B.T b 增大 C.T a 变小 D.T b 不变2、（1999年广东）A 的质量m 1=4 m ，B 的质量m 2=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，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 。
答案：H=1.2 s3、如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一质量为m o 的平盘，盘中有一物体，质量为m ，当盘静止时，弹簧的长度比自然长度伸长了L 。
今向下拉盘使弹簧再伸长△L 后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度以内，刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少？解：盘对物体的支持力，取决于物体状态，由于静止后向下拉盘，再松手加速上升状态，则物体所受合外力向上，有竖直向上的加速度，因此，求出它们的加速度，作用力就很容易求了。
将盘与物体看作一个系统，静止时：kL ＝(m+m 0)g ……① 再伸长△L 后，刚松手时，有k(L+△L)－(m+m 0)g=(m+m 0)a ……② 由①②式得00()()k L L m m g La g m m L+∆-+∆==+刚松手时对物体F N －mg=ma则盘对物体的支持力F N ＝mg+ma=mg(1+LL∆)4、如图所示，质量分别为m 和2m 的两物体A 、B 叠放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A 、B 间的最大摩擦力为A 物体重力的μ倍，若用水平力分别作用在A 或B 上，使A 、B 保持相对静止做加速运动，则作用于A 、B 上的最大拉力F A 与F B 之比为多少？.解：当力F 作用于A 上，且A 、B 刚好不发生相对滑动时，对B 由牛顿第二定律得：μmg=2ma ①对整体同理得：F A ＝(m+2m)a ② 由①②得32A mgF μ=当力F 作用于B 上，且A 、B 刚好不发生相对滑动时，对A 由牛顿第二定律得：μμmg ＝ma ′ ③ 对整体同理得F B ＝(m+2m)a ′④ 由③④得F B ＝3μmg所以：F A:F B＝1:2。
