- 高三物理连接体
高三物理中的连接体问题通常是指多个物体组成的系统,这些物体通过连接方式(如绳子、杆、弹簧等)相互作用。这类问题通常涉及牛顿运动定律、动量、能量等方面的知识。常见的连接体问题类型包括:
1. 绳拉力问题:多个物体通过绳子连接,系统受到的拉力大小和方向不确定,需要利用牛顿第二定律或第三定律来求解。
2. 杆和弹簧问题:多个物体通过杆或弹簧连接,系统受到的弹力需要根据运动状态和受力情况来分析。
3. 加速系统:多个物体组成的系统受到外力作用而产生加速度,需要应用牛顿运动定律来求解加速度和物体间的相互作用力。
4. 碰撞问题:连接体系统发生碰撞,需要应用动量和能量守恒定律来求解碰撞后的运动状态。
5. 振动系统:多个物体组成振动系统,需要应用振动理论来求解振动的周期、频率、振幅等参数。
这些问题通常比较复杂,需要综合运用所学物理知识来进行分析和解答。
相关例题:
题目:有两个质量分别为$m_{1}$和$m_{2}$的小物块,分别连在跨过定滑轮的轻绳两端。已知$m_{1} > m_{2}$,开始时滑轮在离地面高度为$h$的位置静止释放。试求:
(1)物块与地面碰撞前后瞬间,物块的速度大小;
(2)物块与地面碰撞过程中机械能是否守恒,并说明理由。
(3)若物块与地面碰撞过程中机械能不守恒,求出碰撞后物块在地面上的运动情况。
【分析】
(1)对连接体系统,由牛顿第二定律可求得碰撞前瞬间连接体的加速度大小,再由运动学公式可求得碰撞前瞬间连接体的速度大小;
(2)物块与地面碰撞过程中,系统只有重力做功,机械能守恒;
(3)若碰撞过程中机械能不守恒,则碰撞后物块在地面上的运动情况为匀减速直线运动。
【解答】
(1)设连接体系统在碰撞前瞬间速度大小为$v$,由牛顿第二定律得:$m_{1}gsin\theta - (m_{1} + m_{2})gsin\theta = (m_{1} + m_{2})a$,解得:$a = \frac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}}g$,由运动学公式得:$v = \sqrt{2ah} = \sqrt{\frac{2m_{2}}{m_{1} + m_{2}}}gh$;
(2)物块与地面碰撞过程中只有重力做功,机械能守恒;
(3)若碰撞过程中机械能不守恒,则碰撞后物块在地面上的运动情况为匀减速直线运动。
【分析】
本题考查了连接体问题,涉及动量守恒定律和机械能守恒定律的应用,注意系统机械能守恒的条件是只有重力做功。
【解答】
解:连接体系统在碰撞前瞬间速度大小为$v$,则有:$m_{1}gsin\theta - (m_{1} + m_{2})gsin\theta = (m_{1} + m_{2})a$;解得:$a = \frac{m_{2}}{m_{1} + m_{2}}g$;设碰撞后连接体速度为$v^{\prime}$,则有:$(m_{1} - m_{2})gsin\theta = (m_{1} - m_{2})v^{\prime}$;解得:$v^{\prime} = \frac{m_{2}}{m_{1} - m_{2}}g\sin\theta$;若碰撞过程中机械能不守恒,则碰撞后物块在地面上的运动情况为匀减速直线运动。
故答案为:(1)$\sqrt{\frac{2m_{2}}{m_{1} + m_{2}}}gh$;(2)机械能守恒;(3)匀减速直线运动。
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