資源描述:
《高三物理復(fù)習(xí):模型組合講解——滑輪模型》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、模型組合講解——滑輪模型【模型概述】滑輪是生活中常見的器具,根據(jù)其使用方法有動滑輪與定滑輪,在試題中還有它的“變臉”模型,如光滑的凸面(桿、球、瓶口等)。【模型講解】一、“滑輪”掛件模型中的平衡問題例1.(煙臺市檢測題)如圖1所示,將一根不可伸長、柔軟的輕繩左、右兩端分別系于A、B兩點上,一物體用動滑輪懸掛在輕繩上,達(dá)到平衡時,兩段繩子間的夾角為,繩子張力為;將繩子右端移到C點,待系統(tǒng)達(dá)到平衡時,兩段繩子間的夾角為,繩子張力為;將繩子右端再由C點移到D點,待系統(tǒng)達(dá)到平衡時,兩段繩子間的夾角為,繩子張力為,不計摩擦,并且BC為豎直線,則()A.B
2、.C.D.圖1解析:由于跨過滑輪上繩上各點的張力相同,而它們的合力與重力為一對平衡力,所以從B點移到C點的過程中,通過滑輪的移動,,再從C點移到D點,肯定大于,由于豎直方向上必須有,所以。故只有A選項正確。二、“滑輪”掛件模型中的變速問題例2.如圖2所示在車廂中有一條光滑的帶子(質(zhì)量不計),帶子中放上一個圓柱體,車子靜止時帶子兩邊的夾角∠ACB=90°,若車廂以加速度a=7.5m/s2向左作勻加速運動,則帶子的兩邊與車廂頂面夾角分別為多少?圖2解析:設(shè)車靜止時AC長為,當(dāng)小車以向左作勻加速運動時,由于AC、BC之間的類似于“滑輪”,故受到的拉力
3、相等,設(shè)為FT,圓柱體所受到的合力為ma,在向左作勻加速,運動中AC長為,BC長為由幾何關(guān)系得由牛頓運動定律建立方程:代入數(shù)據(jù)求得說明:本題受力分析并不難,但是用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力要求較高。三、“滑輪”掛件模型中的功能問題例3.如圖3所示,細(xì)繩繞過兩個定滑輪A和B,在兩端各掛一個重為P的物體,現(xiàn)在A、B的中點C處掛一個重為Q的小球,Q<2P,求小球可能下降的最大距離h。已知AB的長為2L,不計滑輪和繩之間的摩擦力及繩的質(zhì)量。圖3解析:選小球Q和兩重物P構(gòu)成的整體為研究對象,該整體的速率從零開始逐漸增為最大,緊接著從最大又逐漸減小為零(此
4、時小球下降的距離最大為h),如圖4在整個過程中,只有重力做功機械能守恒。圖4因重為Q的小球可能下降的最大距離為h,所以重為P的兩物體分別上升的最大距離均為??紤]到整體初、末位置的速率均為零,故根據(jù)機械能守恒定律知,重為Q的小球重力勢能的減少量等于重為P的兩個物體重力勢能的增加量,即。從而解得【模型要點】“滑輪”模型的特點為滑輪兩側(cè)的受力大小相等,在處理功能問題時若力發(fā)生變化,通常優(yōu)先考慮能量守恒規(guī)律,也可采用轉(zhuǎn)化法求解。【誤區(qū)點撥】注意“死桿”和“活桿”問題。如:(無錫統(tǒng)考)如圖(a)輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為M1
5、的物體?!螦CB=30°;圖(b)中輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端G通過細(xì)繩EG拉住,EG與水平方向也成30°,輕桿的G點用細(xì)繩GF拉住一個質(zhì)量為M2的物體,求細(xì)繩AC段的張力FTAC與細(xì)繩EG的張力FTEG之比?圖5解析:圖(a)中繩AC段的拉力FTAC=M1g圖(b)中由于FTEGsin30°=M2g,解得:【模型演練】1.在圖6所示的裝置中,繩子與滑輪的質(zhì)量不計,摩擦不計,懸點a與b之間的距離遠(yuǎn)大于兩輪的直徑,兩個物體的質(zhì)量分別為m1和m2,若裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法錯誤的是()A.可以大于B.必定大于C.必定等于D.與必定
6、相等答案:C圖62.(上海徐匯區(qū)診斷)如圖7所示,質(zhì)量分別為M和m(M>m)的小物體用輕繩連接;跨放在半徑為R的光滑半圓柱體和光滑定滑輪B上,m位于半圓柱體底端C點,半圓柱體頂端A點與滑輪B的連線水平。整個系統(tǒng)從靜止開始運動。設(shè)m能到達(dá)圓柱體的頂端,試求:(1)m到達(dá)圓柱體的頂端A點時,m和M的速度。(2)m到達(dá)A點時,對圓柱體的壓力。圖7答案:(1)(2)