高中物理常見的幾種連接體問題研究

（安徽省六安一中東校區(qū) 安徽六安 237000）

引言

連接體在高中物理學(xué)習(xí)中是一種比較常見的問題，在高中物理學(xué)習(xí)中，對(duì)于學(xué)生而言，是學(xué)習(xí)難點(diǎn)也是重點(diǎn)內(nèi)容，最近幾年在高考中出現(xiàn)次數(shù)較多，為了提高學(xué)生對(duì)連接體問題的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，本文就高中物理常見的幾種連接體問題進(jìn)行研究。

一、無連接物題型

在高中物理連接體問題中，無連接物這類題型主要包括兩種題型：彈力連接和摩擦力連接。這兩種題型不同，求解的方式自然也不相同。

1.彈力連接

例1：如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，1和2緊緊的靠在一起，將其放置在光滑的水平桌面上，已知兩個(gè)物體之間所受的推理為F1和F2，并且F1＞F2，則物體1對(duì)物體2所做的作用力是多少？

A.F1B.F2C.1/2（F1+F2） D .1/2（F1-F2）

解題思路：在解決這一問題時(shí)，可以利用整體法，將物體1和2看作一個(gè)整體，然后對(duì)此進(jìn)行分析。根據(jù)題目已知，兩個(gè)物體之間的質(zhì)量相同，將兩個(gè)物體的質(zhì)量設(shè)為m，將兩個(gè)物體之間相互作用的彈力設(shè)為N，由于兩個(gè)物體是緊靠在一起的，因此，可以將其加速度設(shè)為a，利用隔離法可以得出方程：F1-N=ma① N-F2=ma② 因?yàn)閮蓚€(gè)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.摩擦力連接

例2：如圖，在一個(gè)光滑水平面上放一個(gè)物體A，在物體A上再放一個(gè)物體B，物體A和物體B之間有摩擦力產(chǎn)生。對(duì)物體B施加力F，使其在水平面上向右運(yùn)動(dòng)，這時(shí)物體A對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)方向是？

A.向左運(yùn)動(dòng) B.向右運(yùn)動(dòng) C.不發(fā)生變化

D.運(yùn)動(dòng)，但是無法判斷其運(yùn)動(dòng)方向

解題思路，在解決這一問題時(shí)，可以利用隔離法進(jìn)行解題，對(duì)物體所受力進(jìn)行受力分析。首先，根據(jù)題意可知，兩個(gè)物體之間在垂直方向受力情況 是平衡的，與問題無關(guān)，因此可以忽略不計(jì)。如圖，可以發(fā)現(xiàn)，物體B在水平方向的受力情況：向右側(cè)的拉力，向左物體A與物體B兩者之間產(chǎn)生的摩擦力f，在這兩個(gè)力的作用下，物體B相對(duì)于水平面是向右運(yùn)動(dòng)的[1]。根據(jù)問題可知，物體A的受力情況為：物體B施加給物體A，方向向右的摩擦力，因此可以判斷出物體A是向右運(yùn)動(dòng)的。在解決這一問題時(shí)，應(yīng)該注意，水平面是光滑的，因此在物體與運(yùn)動(dòng)過程中，其并不產(chǎn)生作用力，而物體A與物體B之間的摩擦力為作用力和反作用力，因此兩者之間是相同的，但是方向不同，這兩個(gè)力分別作用在物體A和物體B之間。因此，可以判斷出正確答案為B，向右運(yùn)動(dòng)。

二、有連接物題型

在高中物理連接體問題中，有連接物這類題型主要包括三種題型：繩連接、彈簧連接。

1.彈簧連接

如圖，已知彈簧發(fā)生形變時(shí)，產(chǎn)生力Ep=1/2kx2的彈力勢(shì)能，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x為形變量。一個(gè)質(zhì)量為m1的物體與勁度系數(shù)為k的彈簧放置在光滑的水平面上，將彈簧的一端固定，按住質(zhì)量為m1的物體，這時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度[2]。在質(zhì)量為m1的物體右端，懸掛一個(gè)定滑輪，將質(zhì)量為m2的物體掛在掛鉤上，將懸掛質(zhì)量為m1的物體細(xì)線的質(zhì)量、摩擦力等等忽略不計(jì)，釋放質(zhì)量為m1物體，求質(zhì)量為m1物體速度最大值時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度。

解析：根據(jù)題目可知，物體只有彈簧彈力在做功，物體的動(dòng)能哥重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)換，但是機(jī)械能的總量不變，以此這一問題可利用機(jī)械能守恒定律進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)題意可知，當(dāng)kx=m2g時(shí)，質(zhì)量為m1物體速度最大值，則可以根據(jù)公式得出x=m2g/k，由此可以得出彈簧的長(zhǎng)度為x=m2g/k。

此外，彈簧類型題還有關(guān)于兩個(gè)物體之間的連接，也就是一個(gè)彈簧將兩個(gè)物體連接在一起，如下圖，在解決這一類型問題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，彈簧可以出現(xiàn)形變，如壓縮或者延長(zhǎng)，其彈力大小與彈簧的伸長(zhǎng)量和縮短量有關(guān)。第二彈簧的彈力為F=kx，彈簧的各處受力情況是一樣的，方向與彈簧發(fā)生形變的方向相反。第三，彈簧的彈力不會(huì)發(fā)生變化。

2.輕繩連接

如圖，在光滑的水平桌面上，有兩個(gè)物體甲、乙，這兩個(gè)物體的質(zhì)量均為m，用一根細(xì)線將兩個(gè)物體連接在一起，并施加水平拉力F，讓其運(yùn)動(dòng)，問細(xì)繩上的拉力是多少？

解析：首先，利用整體法，求出物體甲，乙的加速度a，根據(jù)公式則可以得出：F=（m+m）a，因此可以得出加速度a=F/2m。根據(jù)問題，假設(shè)細(xì)繩的拉力為F，將甲隔離，可以得出T=ma，將加速度a代入可以得到T=F/2。

在計(jì)算這一類型題時(shí)，可以忽略輕繩的質(zhì)量，由于輕繩只能產(chǎn)生的拉力，并不能產(chǎn)生作用力，因此可以忽略其長(zhǎng)度和質(zhì)量[3]。此外，輕繩各個(gè)位置的受力情況時(shí)相等的，拉力的方向是沿著繩子的變化而變化，其彈力會(huì)發(fā)生變化，一般情況下，兩個(gè)物體沿繩方向速度相同。

結(jié)語

總而言之，在高中物理學(xué)習(xí)中，應(yīng)該重視連接體問題研究與學(xué)習(xí)，由于其是高中物理學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)內(nèi)容，也是教學(xué)難點(diǎn)，因此在教學(xué)過程中，應(yīng)加強(qiáng)重視，使學(xué)生掌握不同類型題解題方法，以此提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提高教學(xué)質(zhì)量。