例：如圖所示，將四塊質(zhì)量分別為m和2m的木塊放置在光滑的水平面上。 兩塊質(zhì)量為 m 的木塊用一根不可伸展的輕繩連接起來。 木塊之間的最大靜摩擦力為μmg。 現(xiàn)用水平拉力F拉動其中一根質(zhì)量為2m的木塊，使四塊木塊以相同的加速度運動，則輕繩對m的最大拉力為（）
A. frac{3}{5}mu mg B. frac{3}{4}mu mg C. frac{3}{2}mu mg D. 3mu mg
同學(xué)們應(yīng)該先嘗試自己分析一下這道題，分析完后再繼續(xù)往下看！
對于這個問題，很多同學(xué)肯定想到了直接使用整體隔離的方法，但是卻驚訝地發(fā)現(xiàn)研究對象混亂了。 如果所有的對象都被視為一個整體，哪個對象是孤立的，F(xiàn)的值仍然是未知的。 我一下子就糊涂了。
這道題并不像上一篇文章只有兩個對象那么簡單。 因為有四個對象，所以一定要注意研究對象。 而問題是“光繩的最大拉力”，這顯然是一個關(guān)鍵問題。 關(guān)鍵問題的關(guān)鍵在于“臨界點”，所以對于這道題，首先不要用整體孤立的方法來制定公式，而要思考這道題的“臨界點”在哪里。
所有關(guān)鍵問題都有一個要求或條件。 本題的條件是“使四個木塊以相同的加速度運動”，這意味著“四個物體之間不存在相對運動”。
本題有兩個接觸面，即接觸面A、B和接觸面C、D。“四個物體之間沒有相對運動”是指兩個接觸面之間的摩擦力為靜摩擦力，靜摩擦力的臨界點始終是最大靜摩擦力。 “哪個接觸面先達到其最大靜摩擦力”是本題的關(guān)鍵，也是本題的最大難點。
現(xiàn)在是權(quán)力分配原理發(fā)揮作用的時候了！
功率分配的原則是哪個力向哪個物體提供功率。 它使用的前提是所有物體的加速度相同。
物體A、B、C、D：F=left( m_{A}+m_{B}+m_{C}+m_{D} right)a ——外力F為物體A、B、C， D 提供電源
物體 B、C、D：f_{AB}=left( m_{B}+m_{C}+m_{D} right)a——物體 A 和 B 之間的摩擦力 f_{AB} 為物體 B ,C,D提供電源
物體C和D：T=left( m_{C}+m_{D} right)a——繩索張力T為物體C和D提供動力。
物體D：f_{CD}=m_{D}a——物體C和D之間的摩擦力f_{CD}為物體D提供動力
注：雖然外力F只作用在物體A上，但是如果沒有外力F，就不會有f_{AB}、T和f_{CD}，所以從某種意義上說，f_{AB}、T和f_{CD } 這三個力的作用與外力F的作用是分開的。以此類推！
從上面的分析可以看出，隨著外力F變大，四個物體的加速度也會變大，三個力f_{AB}、T和f_{CD}也會變大。 力的大小與其所負責(zé)的物體的質(zhì)量有關(guān)。 質(zhì)量越大，力越大，所以f_{AB}>T>f_{CD}">F>f_{AB}>T>f_{CD}，所以功率分配原理可以總結(jié)為：
通過這個例子的分析，我們自然知道，無論外力F如何變化高中物理第4章，只要四個物體不發(fā)生相對運動，四個動力學(xué)的??大小關(guān)系總是滿足：f_{AB} >T>f_{CD}">F>f_{AB}>T>f_{CD}.因為兩個接觸面A、B和C、D的最大靜摩擦力相同，均為μ mg。因此，隨著外力F的增大，A、B接觸面首先達到臨界點。
也就是說，當f_{AB}=μmg時，繩索的拉力T最大。
從功率分配原理第二點來看，“力的比等于質(zhì)量的比”： frac{f_{AB}}{T}=frac{m_{B}+m_{C}+m_ {D}}{m_ {C}+m_{D}}，即T=frac{3}{4}mu mg。 正確答案是B。
功率分配原理的應(yīng)用條件：
(1) 如果地面光滑，則可以使用連接器。 比如下面四種情況就可以直接使用。
(2)地面不平整時，不能使用搭接體。 例如，不得使用圖 4。
(3)地面不光滑但各物體與地面動摩擦系數(shù)相同時也可使用。 例如下面的圖1和圖2。
圖1
圖2
圖3
圖4
注意：像上面的例子，如果地面不光滑，則不能用于每個對象。 例如，C和D之間不能使用功率分配原理，因此公式frac{T}{f_{CD}}=frac{m_{C}+m_{D}}{m_{D}}為錯誤的. 但是，如果對象 A 和 B 可以看作一個整體，并且對象 C 和 D 可以看作一個整體，則列出的公式為frac{F}{T}=frac{m_{A}+m_ { B}+m_{C}+m_{D}}{m_{C}+m_{D}}。
我創(chuàng)建了一條Q裙：，專門用于高中物理學(xué)習(xí)和交流。 每天晚上9點到11點我都會在裙子里回答問題。 歡迎大家加入裙子。 交流學(xué)習(xí)！
還是上面的例子，稍有變化：如圖所示，將質(zhì)量分別為m和2m的四塊木塊放置在光滑的水平面上。 兩塊質(zhì)量為 m 的木塊由一根不可伸展的輕繩連接起來。 物體 A 和 B 之間的最大靜摩擦力為 mu mg ，物體 C 和 D 之間的最大靜摩擦力為 frac{3}{4}mu mg 。 現(xiàn)用水平拉力F拉動其中一塊質(zhì)量為2m的木塊，使四塊木塊以相同的加速度運動。 輕繩對米的最大拉力是多少？
如果你根據(jù)前面例題的分析方法來分析這道題，你會發(fā)現(xiàn)這道題的難度又增加了。 主要是因為根據(jù)功率分配原理，我們可以知道：f_{AB}>T>f_{CD}">F>f_{AB}>T>f_{CD}，無論外力F如何變化，f_ {AB}總是大于f_{CD}，但是物體A和B之間的最大靜摩擦力也大于物體C和D之間的最大靜摩擦力，因此無法分析哪個接觸面達到了其最大靜摩擦力。先有臨界點，難度自然就加大了。
這個時候，很多同學(xué)不知道該怎么辦。 當時的問題還是一樣，只是改變了分析方法而已。
由于四個物體的加速度始終相同，因此我們可以分別計算兩個接觸面的臨界加速度。
利用兩個接觸表面的最大靜摩擦力，可以利用牛頓第二定律計算出它們相應(yīng)的臨界加速度。 哪個接觸面的臨界加速度較小，就會先到達臨界點。
物體C和D的接觸面：frac{3}{4}mu mg=m_{D}a_{CD}，可得a_{CD}=frac{3}{8}mu g
物體 A 和 B 的接觸面： mu mg=left( m_{B}+m_{C}+m_{D} right)a_{AB} 得到 a_{AB}=frac{1}{4 } 馬克杯
從整體方法F=left( m_{A}+m_{B}+m_{C}+m_{D} right)a可知，當外力F變大時，加速度也會變大。
∵ a_{AB}
∴物體A和B的接觸面首先達到臨界點。
所以當f_{AB}=mu mg時，繩子的拉力最大。
根據(jù)功率分配原理第二點，“力的比等于質(zhì)量的比”： frac{f_{AB}}{T}=frac{m_{B}+m_{C}+ m_{D}}{m_ {C}+m_{D}}，即T=frac{3}{4}mu mg。
我寫的《高中物理知識模型探索與實踐》這本書專門針對力分析、牛頓第二定律、傳送帶和滑動木板、平拋運動、圓周運動、天體運動、動能定理的函數(shù)關(guān)系和動量的基礎(chǔ)知識。 采用解釋性敘述手法高中物理第4章，對知識點和基本模型進行全面詳細的講解。 讀這本書的時候，感覺就像有一個虛擬的物理老師帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)。 你不用擔心閱讀困難、看不懂知識點。
下面的百度網(wǎng)盤鏈接里有這份物理材料的電子文件。 有需要的同學(xué)可以下載學(xué)習(xí)！
鏈接：/s/P6A?pwd=bzax