高中物理常见的几种连接体问题研究

2018-12-18

新教育时代电子杂志(学生版) 2018年18期

关键词：连接体弹力摩擦力

（安徽省六安一中东校区安徽六安 237000）

引言

连接体在高中物理学习中是一种比较常见的问题，在高中物理学习中，对于学生而言，是学习难点也是重点内容，最近几年在高考中出现次数较多，为了提高学生对连接体问题的认识和学习，本文就高中物理常见的几种连接体问题进行研究。

一、无连接物题型

在高中物理连接体问题中，无连接物这类题型主要包括两种题型：弹力连接和摩擦力连接。这两种题型不同，求解的方式自然也不相同。

1.弹力连接

例1：如图所示，两个质量相同的物体，1和2紧紧的靠在一起，将其放置在光滑的水平桌面上，已知两个物体之间所受的推理为F1和F2，并且F1＞F2，则物体1对物体2所做的作用力是多少？

A.F1B.F2C.1/2（F1+F2） D .1/2（F1-F2）

解题思路：在解决这一问题时，可以利用整体法，将物体1和2看作一个整体，然后对此进行分析。根据题目已知，两个物体之间的质量相同，将两个物体的质量设为m，将两个物体之间相互作用的弹力设为N，由于两个物体是紧靠在一起的，因此，可以将其加速度设为a，利用隔离法可以得出方程：F1-N=ma① N-F2=ma② 因为两个公式的右端相同，以此可以得出：F1-N=N-F2，即2N=F1+F2，由此可以得出1/2（F1+F2）的答案。

2.摩擦力连接

例2：如图，在一个光滑水平面上放一个物体A，在物体A上再放一个物体B，物体A和物体B之间有摩擦力产生。对物体B施加力F，使其在水平面上向右运动，这时物体A对于水平面的运动方向是？

A.向左运动 B.向右运动 C.不发生变化

D.运动，但是无法判断其运动方向

解题思路，在解决这一问题时，可以利用隔离法进行解题，对物体所受力进行受力分析。首先，根据题意可知，两个物体之间在垂直方向受力情况是平衡的，与问题无关，因此可以忽略不计。如图，可以发现，物体B在水平方向的受力情况：向右侧的拉力，向左物体A与物体B两者之间产生的摩擦力f，在这两个力的作用下，物体B相对于水平面是向右运动的[1]。根据问题可知，物体A的受力情况为：物体B施加给物体A，方向向右的摩擦力，因此可以判断出物体A是向右运动的。在解决这一问题时，应该注意，水平面是光滑的，因此在物体与运动过程中，其并不产生作用力，而物体A与物体B之间的摩擦力为作用力和反作用力，因此两者之间是相同的，但是方向不同，这两个力分别作用在物体A和物体B之间。因此，可以判断出正确答案为B，向右运动。

二、有连接物题型

在高中物理连接体问题中，有连接物这类题型主要包括三种题型：绳连接、弹簧连接。

1.弹簧连接

如图，已知弹簧发生形变时，产生力Ep=1/2kx2的弹力势能，其中k是弹簧的劲度系数，x为形变量。一个质量为m1的物体与劲度系数为k的弹簧放置在光滑的水平面上，将弹簧的一端固定，按住质量为m1的物体，这时弹簧处于自然长度[2]。在质量为m1的物体右端，悬挂一个定滑轮，将质量为m2的物体挂在挂钩上，将悬挂质量为m1的物体细线的质量、摩擦力等等忽略不计，释放质量为m1物体，求质量为m1物体速度最大值时，弹簧的长度。

解析：根据题目可知，物体只有弹簧弹力在做功，物体的动能哥重力势能及弹性势能发生相互转换，但是机械能的总量不变，以此这一问题可利用机械能守恒定律进行计算，根据题意可知，当kx=m2g时，质量为m1物体速度最大值，则可以根据公式得出x=m2g/k，由此可以得出弹簧的长度为x=m2g/k。

此外，弹簧类型题还有关于两个物体之间的连接，也就是一个弹簧将两个物体连接在一起，如下图，在解决这一类型问题时，应注意以下几点：第一，弹簧可以出现形变，如压缩或者延长，其弹力大小与弹簧的伸长量和缩短量有关。第二弹簧的弹力为F=kx，弹簧的各处受力情况是一样的，方向与弹簧发生形变的方向相反。第三，弹簧的弹力不会发生变化。