高中物理竞赛解题方法(一)整体法
高中物理:整体法解题方式(含例题)
高中物理:整体法解题方式(含例题)所谓整体是指整个集体或整个事物的全部,而物理学中的整体不仅可视物体系为整体,还可将物理“全过程”视为整体。
即整体法就是指对物理问题的整个系统或整个过程进行研究的方法。
整体法的思维特点就是本着整体观念,对系统进行整体分析,是系统论中的整体原理在物理中的具体应用,它把一切系统均当作一个整体来研究,从而揭示事物的本质和变化规律,而不必追究系统内各物体的相互作用和每个运动阶段的细节,因而避免了中间量的繁琐推算,简捷巧妙地解决问题。
下面通过具体例子来说明整体法在解决物理问题中的应用。
一、视物体系为研究对象当求解的物理问题不涉及系统中某个物体所受的力和运动时,则只需选取几个相关联的物体组成的系统作为研究对象,就可求得所求量与已知量之间的关系;当运用适用于物体系的物理原理、定律时,则应取该物体系为研究对象。
例如:运用机械能守恒定律时应取运动物体与地球组成的系统为研究对象;运用动量守恒定律时,应取相互作用的物体组成的系统为研究对象等。
例1. 如图1所示,质量为、倾角为的木楔ABC静置于动摩擦因数的水平地面上。
在木楔的斜面上,有一质量的物块由静止开始沿斜面匀加速下滑,当滑到路程时,其速度,在这过程中木楔没有移动。
求:地面对木楔的摩擦力大小和方向。
图1解析:物块m与木楔M在相对静止时,是一个整体;当物体从静止开始沿斜面下滑,经时间t后,m获得了速度v。
此时在水平方向上,物块m获得速度,木楔M保持静止,因此m、M组成的系统在水平方向上所受合外力不为零。
以整体(m、M组成的系统)为研究对象,则物块m与木楔M之间的相互作用为内力,系统在水平方向只受地面对木楔的静摩擦力f的作用,即系统在水平方向所受合外力为,其冲量使系统在水平方向动量发生改变物块从木楔上由静止开始匀加速下滑有对系统水平方向应用动量定理有而联立以上三式解得:方向与方向相同,即水平向左。
二、视运动全过程为研究对象当所求的物理量只涉及运动的全过程而不必分析某一阶段的运动情况时,可通过整体研究运动的全过程来解决问题;特别是运用动能定理和动量定理时,只需分析运动的初态和末态,而不必去追究运动过程的细节;对于处理变力问题及难以分析运动过程和寻找规律的问题,更显出其优越性。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用整体法是高中物理力学中常用的一种解题方法。
通过整体法,我们可以将一个复杂的问题分解成多个简单的问题,并将这些简单的问题进行整体分析,从而得到整个问题的解答。
在力学问题中,整体法的运用可以分为以下几个步骤:1. 了解问题的条件和要求在解题之前,首先要明确问题中给出的条件和要求。
这些条件和要求可以是物体的质量、速度、加速度等等。
通过对问题条件的仔细分析,我们可以确定问题的基本物理量。
2. 找出问题中涉及的物体和力在力学问题中,物体的运动通常受到一些力的作用。
在解题之前,需要找出问题中涉及的所有物体和作用在物体上的所有力。
通过对问题中涉及的物体和力的分析,可以确定物体的运动方向和受力方向。
3. 采用适当的参考系在解题过程中,选择适当的参考系非常重要。
通过选择一个合适的参考系,可以简化物体的运动描述,并且方便我们对物体的运动状态进行分析。
根据问题的特点,可以选择惯性参考系或非惯性参考系。
5. 利用牛顿定律进行分析在力学问题中,牛顿定律是非常重要的定律。
通过运用牛顿定律,可以分析物体的运动状态和受力情况。
根据物体所受的合外力和物体的质量,可以得到物体的加速度。
进一步地,可以计算物体的速度和位移等物理量。
6. 综合分析各个物体的动力学关系在解题中,通常有多个物体同时受力。
在这种情况下,需要综合分析各个物体的动力学关系。
通过应用牛顿定律和其他相关定律,可以求解出各个物体的运动情况,并且得到整个问题的解答。
通过运用整体法,可以解决各种不同类型的力学问题,如平抛运动问题、竖直上抛运动问题、斜抛运动问题、简谐振动问题等等。
在解题过程中,需要灵活运用整体法的各个步骤,并且结合具体问题的特点,进行分析和推理。
通过反复练习和实践,可以提高使用整体法解题的能力,并且更好地理解物理力学的基本原理和概念。
物理竞赛常用方法专题(一)
所以推力至少为:F = (m1+ m2)( +μ2)g
例2:如图,物体系由A、B、C三个物体构成,质量分别为mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上,小车C在F的作用下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。(一切摩擦和绳、滑轮的质量都不计)
物理竞赛常用方法专题(一)
整体法与隔离法
整体法:
一、方法提要:
整体法是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体、多个状态或者多个物理变化过程组合作为一个整体加以研究的思维形式。
二、例题:
例1:总质量为M的列车以匀速率v0在平直轨道上匀速行驶,各车厢受的阻力均为车重的K倍,而与车速无关。某时刻列车后部质量为m的车厢脱钩,而机车牵引力未变,则脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度是多少?
解析:此题求脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度,就机车来说,在车厢脱钩后,开始做匀加速直线运动,而脱钩后的车厢做匀减速直线运动,由此可见,求机车的速度可用匀变速直线运动公式和牛顿第二定律求解。
法一:牛二定律(请自行完成)。
法二:整体法:
把整个列车当做一个整体,整个列车在脱钩前后所 受合外力都为零,所以整个列车动量守恒,因而可以用动量守恒定律求解。
以B、C、D分别为研究对象,根据动量定理:
对B有:IA-IBcos60°= mBu①
IAcos60°-IB= mBu1②
对C有:IB-IDcos60°= mCu1③
IBcos60°-ID= mcu2④
浅议高中物理力学解题中整体法的运用
浅议高中物理力学解题中整体法的运用高中物理力学是物理学中的一个重要分支,它涵盖了广泛的内容,包括运动学、牛顿定律、动量和能量等。
在学习物理力学解题的过程中,我们经常会遇到一些复杂的问题,而整体法是一种有效的解题方法之一。
本文将浅议高中物理力学解题中整体法的运用。
在物理力学中,整体法的运用通常包括以下几个步骤。
要对问题进行整体分析,把所有相关的因素都考虑在内。
要建立合适的数学模型,用公式和方程式将各个因素之间的关系表示出来。
要利用所建立的数学模型进行计算和分析,得出最终的结果。
在运用整体法解决物理问题时,我们需要注意以下几点。
要对问题进行全面的分析,理解问题的背景和要求。
要善于利用物理学原理和公式,将问题转化为数学问题。
要善于利用数学工具进行计算和分析,得出准确的结果。
在实际学习和解题过程中,整体法可以应用于多种类型的物理问题,包括运动学、动力学、动量和能量等方面。
下面以几个例题来说明整体法在高中物理力学解题中的运用。
例题1:一个质量为m的物体以初速度v0由水平桌面上的A点自由滑下,滑到桌的边缘B点飞出。
物体在B点跳跃,垂直上抛。
忽略空气阻力,求在B点离开地面的高度。
解析:对于这个问题,我们可以利用整体法来解决。
要对问题进行整体分析。
物体在A点的速度是v0,在B点的速度是0,所以在B点的机械能等于在A点的机械能。
要建立合适的数学模型。
我们知道,在A点的机械能等于在B点的机械能,即mgh =\frac{1}{2}mv_0^2,所以h = \frac{v_0^2}{2g}。
我们利用所建立的数学模型进行计算,得出在B点离开地面的高度为\frac{v_0^2}{2g}。
例题2:一物体在无摩擦的水平地面上受一个力F作用,由静止开始,t时间内通过距离s,求物体的加速度。
解析:对于这个问题,我们同样可以利用整体法来解决。
要对问题进行整体分析。
物体在t时间内通过距离s,所以可以得到s=vt+1/2at^2。
又物体是由静止开始的,所以v=0,所以s=1/2at^2。
高中物理竞赛(解题方法: 整体法)
高中奥林匹克物理竞赛解题方法一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为 .解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才 能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可.将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力.在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F=(M+m)a ,解得:mM F a +=2 例2 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1—2所示,今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并 对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是 ( )解析 表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a +m b )g ,作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1.因为系统处于平衡状态,所受合力必为零,由于F a 、F b 大小相等,方向相反,可以抵消,而(m a +m b )g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上.再以b 球为研究对象,b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏上30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反,如图所示,故应选A.例3 有一个直角架AOB ,OA 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,OA 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两个环的质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图1—4所示.现将P 环向左移动一段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比,OA 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是 ( )A .N 不变,T 变大B .N 不变,T 变小C .N 变大,T 变小D .N 变大,T 变大解析 先把P 、Q 看成一个整体,受力如图1—4—甲所示,则绳对两环的拉力为内力,不必考虑,又因OB 杆光滑,则杆在竖直方向上对Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和OA 杆对它的支持力,所以N 不变,始终等于P 、Q 的重力之和。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用
整体法是高中物理力学解题中一种常用的解题方法,利用整体思维来解决力学问题,可以节省计算步骤,提高解题效率。
整体法的基本原理是将所有物体看作一个整体,利用整体的性质和运动规律来分析和解题。
具体来说,整体法可分为以下几个步骤:
1. 确定整体和局部物体:首先要明确整个物理系统中的整体和局部物体是哪些,找到它们之间的相互作用关系。
2. 确定受力情况:根据物体之间的相互作用关系,分析每个局部物体所受的外力和内力。
3. 确定加速度和运动规律:根据牛顿第二定律和运动学公式,得出整体的加速度和局部物体的位移、速度和加速度之间的关系。
4. 使用整体物体的性质:根据整体物体的性质,如守恒定律、平衡条件等,找到有关的物理量之间的关系。
5. 求解未知量:根据已知条件和得到的物理量关系,求解未知量。
整体法的运用可以很好地解决各种力学问题。
对于多物体受力问题,可以将所有物体看作一个整体,根据整体的受力情况和运动规律,找到各个局部物体之间的关系,从而简化问题的求解过程。
对于平衡条件下的问题,可以利用整体物体的平衡条件,得到有关物理量之间的关系,从而解决问题。
对于一维、二维和三维的运动问题,也可以利用整体法来简化计算过程。
浅议高中物理力学解题中整体法的运用
浅议高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学是物理学的基础课程之一,它研究物体运动的规律,包括牛顿定律、运动学、动力学等内容。
在解题过程中,我们通常会采用不同的解题方法,其中整体法在高中物理力学解题中具有重要的运用价值。
本文将从整体法的概念、原理和运用角度进行探讨,介绍在高中物理力学解题中如何运用整体法来提高解题效率和准确性。
一、整体法的概念
整体法是解题方法的一种,它是指在解决问题时,将待解的问题整体化,从整体出发并综合考虑各个因素,然后再逐步分析问题的各个方面,最终解决问题的方法。
在物理力学中,整体法通常通过考虑整个物体的运动状态、受力情况等来解决问题,而不是简单地考虑物体的局部情况,这样可以更全面地理解和解决问题。
1. 地面斜面上物体的运动问题
在解决地面斜面上物体的运动问题时,采用整体法可以更全面地考虑物体的受力情况和运动规律。
我们可以首先考虑整个物体在斜面上的受力情况,包括重力、支持力、摩擦力等,然后根据受力情况综合考虑物体的运动规律,例如斜面上物体的加速度、速度等。
通过整体法的运用,可以更准确地理解和解决地面斜面上物体的运动问题。
2. 弹簧振子的运动问题
3. 牛顿定律的应用问题
四、整体法的优势和应用建议
整体法在高中物理力学解题中具有以下优势和应用建议:
1. 提高解题效率:采用整体法可以帮助我们更全面地考虑问题的各个方面,从而提高解题效率。
通过整体化的思维方式,我们可以更清晰地理解和分析问题,找到问题的解决方法。
3. 建议应用整体法时,我们应该首先整体化地考虑问题,从整体出发分析物体的受力情况和运动规律,然后再逐步分析问题的各个方面,找到问题的解决方法。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用
整体法是高中物理力学解题中常用的一种求解方法,它通过整体分析和综合运用相关
知识和公式,以整的思维方式解决问题。
采用整体方法,首先要对问题进行整体的认识和
分析,然后才能找到相应的解题方法。
整体法要求我们对问题进行整体的认识和分析。
在解题时,我们要全面了解问题的背
景和条件,并把握住问题的核心,找到问题的关键点。
只有在全面认识问题的基础上,我
们才能准确地运用相关的知识和公式来解决问题。
整体法要求我们将问题综合考虑,运用多种知识和公式。
在解题时,我们要灵活运用
相关的力学知识和公式,根据问题的具体要求,选择适合的公式和方法。
有时,一个问题
可能需要综合使用多个公式进行求解,这就需要我们对知识的掌握和理解能力有一定的要求,能够熟练运用相关的知识来解决问题。
除了灵活运用相关的知识和公式,整体法还要求我们结合实际情况,进行合理的假设
和近似计算。
在解题时,我们要根据问题的实际情况,进行合理的假设和近似计算。
有时,为了简化问题的复杂程度,我们可以对实际情况进行合理的简化和近似处理,这样可以更
好地解决问题。
整体法要求我们要进行全面的分析和总结,从而完善我们的解题能力。
在解题过程中,我们要不断地总结经验,分析问题的解题思路和方法,找出问题的规律和特点。
只有通过
不断地实践和总结,我们才能不断提高自己的解题能力,更好地运用整体法来解决问题。
高中物理解题方法---整体法和隔离法
高中物理解题方法---整体法和隔离法选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。
合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。
隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。
隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。
整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。
隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。
这两种方法广泛地应用在受力分析、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等问题中。
对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。
如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。
对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。
一、静力学中的整体与隔离通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。
【例1】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( )A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定D .没有摩擦力的作用【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D .【点评】本题若以三角形木块a 为研究对象,分析b 和c 对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了.此题可扩展为b 、c 两个物体均匀速下滑,想一想,应选什么?【例2】有一个直角支架 AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环 Q ,两环质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如图。
物理解题常用方法——整体法和隔离法
物理解题常用方法——整体法和隔离法作者:宋文庆来源:《中学生数理化·教研版》2009年第05期中学物理教学中,有很多常见的解题方法,如整体法、隔离法、微元法、等效法、极限法等.下面我们就对整体法和隔离法进行探讨.一、整体法以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个整体加以研究的思维形式.整体思维是一种综合思维,是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高.因此在物理教学与学习中善于运用整体法研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合.灵活运用整体思维可使物理问题化难为易.例1 如图1所示,人和车的质量分别为和人用水平力拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为.解析:求车的加速度,似乎需将车隔离出来才能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解.将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力.在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为所以有:2F=(M+m)a,解得例2 如图2所示,3个带电小球质量相等,均静止在光滑的水平面上,若只释放球,它有加速度方向向右;若只释放球,它有加速度方向向左;若只释放球,求的加速度aC.解析:只释放1个球与同时释放3个球时,每球所受的库仑力相同.而若同时释放3个球,则3球组成的系统所受合外力为0,由此可对系统运用牛顿运动定律求解.把、B、个小球看成一个整体,根据系统牛顿运动定律知,系统沿水平方向所受合外力等于0,则系统内各物体沿水平方向产生加速度所需力的代数和为0,由此可得规定向右为正方向,可得球的加速度:--(1-方向水平向右.二、隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来,然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况,从而把复杂的问题转化为一个个简单的小问题求解.隔离法是分析物理现象求解物理问题的一种重要方法.例3 两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如图3所示,如果它们分别受到水平推力和F2作用,且则物体1施于物体2的作用力的大小为().-解析:要求物体1和2之间的作用力,必须把其中一个隔离出来分析.先以整体为研究对象,根据牛顿第二定律-F2=2ma. ①再以物体2为研究对象,有N-②解①、②两式可得所以应选C.例4 如图4所示,已知物块、B的质量分别为m1、m2,A、B间的摩擦因数为μ1,A与地面之间的摩擦因数为μ2,在水平力F的推动下,要使A、B一起运动而B不至下滑,力至少为多大?解析受到A向前的压力N,要想B不下滑,需满足的临界条件是设不下滑时,A、B的加速度为a,以B为研究对象,用隔离法分析,B受到重力,A对B的摩擦力、A对B向前的压力N,如图5所示,要想B不下滑,需满足:μ1N≥m2g,即μ1m2a≥m2g,所以加速度至少为a=gμ1.再用整体法研究A、B,根据牛顿第二定律,有F-所以推力至少为隔离法是以研究物体物理过程的细部特征为主要特点的一种方法.由于隔离法的使用需详细地构建物理情景,所以在隔离法的应用过程中,学生的分析能力、想象能力可同时得到培养.对于物理问题,灵活选择研究对象是解决问题的开端,良好的开端是成功的一半,整体法和隔离法是选择研究对象的常用方法.实际上,在解决多物体系统问题时,隔离法与整体法经常交替使用,在使用过程中可使学生诸多方面的能力得到潜移默化的培养.。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法 一 整体法 针对训练
例14:一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内,活塞上堆放着铁砂,如图1—13所示,最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上,气体柱的高度为H 0 ,压强等于大气压强p 0 。
现对气体缓慢加热,当气体温度升高了ΔT = 60K 时,活塞(及铁砂)开始离开卡环而上升。
继续加热直到气柱高度为H 1 = 1.5H 0 。
此后,在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂,直到铁砂全部取走时,气柱高度变为H 2 = 1.8H 0 ,求此时气体的温度。
(不计活塞与气缸之间的摩擦)解析:气缸内气体的状态变化可分为三个过程:等容变化→等压变化→等温变化;因为气体的初态压强等于大气压p 0 ,最后铁砂全部取走后气体的压强也等于大气压p 0 ,所以从整状态变化来看可相当于一个等压变化,故将这三个过程当作一个研究过程。
根据盖·吕萨克定律:01H S T =22H S T ① 再隔离气体的状态变化过程,从活塞开始离开卡环到把温度升到H 1时,气体做等压变化,有:01H S T T +∆=12H S T ② 解①、②两式代入为数据可得:T 2=540K例15:一根对称的“∧”形玻璃管置于竖直平面内,管所有空间有竖直向上的匀强电场,带正电的小球在管内从A 点由静止开始运动,且与管壁的动摩擦因数为μ ,小球在B 端与管作用时无能量损失,管与水平面间夹角为θ ,AB 长L ,如图1—14所示,求从A 开始,小球运动的总路程是多少?(设小球受的电场力大于重力)解析:小球小球从A 端开始运动后共受四个力作用,电场力为qE 、重力mg 、管壁 支持力N 、摩擦力f ,由于在起始点A 小球处于不平衡状态,因此在斜管上任何位置都是不平衡的,小球将做在“∧”管内做往复运动,最后停在B 处。
若以整个运动过程为研究对象,将使问题简化。
以小球为研究对象,受力如图1—14甲所示,由于电场力和重力做功与路径无关,而摩擦力做功与路径有关,设小球运动的总路程为s ,由动能定理得:qELsin θ-mgLsinθ-fs = 0 ①又因为f = μN ②N = (qE -mg)cos θ ③ 所以由以上三式联立可解得小球运动的总路程:s =Ltan θμ例16:两根相距d = 0.20m 的平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B = 0.2T ,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r = 0.25Ω ,回路中其余部分的电阻可不计。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用高中物理力学是物理学的一个重要分支,研究物体的运动、力的作用以及与其相关的现象。
在物理力学解题中,整体法是一种常用的解题方法,它强调整体性的观点,通过分析物体整体的运动特征来解决问题。
本文将重点围绕高中物理力学解题中整体法的运用展开讨论。
一、整体法的基本原理二、整体法的运用在高中物理力学的解题中,整体法经常被运用于解决各种物理问题。
以下将针对不同类型的力学问题,分别介绍整体法的运用方式:1. 物体的平抛运动问题在物体的平抛运动问题中,可以通过整体法来分析物体的整体运动特征。
可以将物体的水平方向速度和竖直方向速度分解开来,然后分别分析水平和竖直方向上的运动规律。
通过整体法,可以更清晰地理解物体的运动轨迹和速度变化规律,从而解决平抛运动问题。
2. 弹簧振子的运动问题在弹簧振子的运动问题中,整体法可以帮助我们更好地理解弹簧振子的整体运动规律。
通过整体法,可以将弹簧振子整体的运动特征进行综合分析,包括振幅、周期、频率等参数。
通过整体法,可以更准确地描述和预测弹簧振子的运动规律,从而解决相关问题。
在物体受力问题中,整体法可以帮助我们更全面地分析物体受力的整体效果。
通过整体法,可以将物体的各个受力和加速度综合考虑,得出物体整体的加速度和运动状态。
通过整体法,可以更好地理解物体受力的整体效果,从而解决相关问题。
整体法在解决高中物理力学问题时具有以下几个优势:1. 有利于综合分析2. 有利于清晰表述整体法可以帮助我们更清晰地表述和描述物体的运动特征和力的作用效果。
通过整体法,可以将物体的整体运动状态和受力情况进行综合分析,从而更准确地描述和预测物体的运动规律。
3. 有利于提高解题效率整体法可以帮助我们更全面地分析和理解物体的运动规律和力的作用效果,有利于提高解题效率。
通过整体法,可以更快速地解决物理问题,节约解题时间。
四、整体法的实例分析下面将通过实例分析来展示整体法在高中物理力学解题中的运用。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用力学是物理中重要的一个分支,贯穿于高中物理整个教学过程中。
在高中力学解题中,整体法是一种常用的解题方法,可帮助学生在繁琐的题目中更快、更准确地得到答案。
一、整体法的概念整体法是一种物理解题方法,即在解题时将整个物理问题视为一个整体,分析物理问题时,不考虑物体内部的细节,而只考虑物体之间的相互作用,重点在于物理系统的宏观特性和宏观量之间的相互作用,从整体的角度出发,对物理系统进行综合分析,最终得出答案的一种解题方法。
整体法适用于中高级物理解题,具体表现在以下几个方面。
1. 多物体问题的整体分析在解决多物体相互作用的问题时,可以将多个物体看成一个整体,这样问题就简化了。
关键在于找到这个整体,考虑可以看作一个整体的物体之间的相互作用,进而推导出整体的运动规律和其他重要参数。
例如,在一个倾斜面上有两个物块通过摩擦相互作用,可以将两个物块看作一个整体,通过分析整体的加速度和作用力来解决问题。
2. 原理判断与参数计算当我们不知道某个物理量的具体值,但知道其它相关物理量时,可以通过整体分析得到相应参数的计算公式,也可以通过相反的手段通过已知的参数推导出缺失的物理量。
例如,在弹簧振子中,当不知道弹簧的劲度系数时,可以通过周期和质量等参数来计算出弹簧劲度系数。
3. 综合应用在解决一些复杂的题目时,需要把下面几个步骤结合起来:(1)找到需要求出的目标物理量。
(2)基于状态方程和基本物理规律对物理系统进行分析,找出多个因素之间的相互作用。
(3)把这些相互作用建模为一个整体物体,用整体的规律代替细节上的分析,通过轻松理解整体规律得出目标物理量。
例如,在计算杆的扭转现象时,需要结合杆的几何特征、受力的全部情况和扭转动力学原理,最终将杆看做一个整体,这样才能解决受力和运动方面的问题。
三、整体法的优点和注意事项整体法是一种非常有用的物理解题方法,具有以下优点:1. 可以把问题简化,减少计算难度。
高中物理解题方法---整体法和隔离法
高中物理解题方法---整体法和隔离法选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。
合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。
隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。
隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。
整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。
隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。
对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。
如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。
对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。
一、静力学中的整体与隔离通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。
1.有一个直角支架 AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环 Q ,两环质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如图。
现将P 环向左移一小段距离,两环再【例4】将长方形均匀木块锯成如图所示的三部分,其中B 、C 两部分完全对称,现将三部分拼在一起放在粗糙水平面上,当用与木块左侧垂直的水平向右力F 作用时,木块恰能向右匀速运动,且A 与B 、A 与C 均无相对滑动,图中的θ角及F 为已知,求A 与B 之间的压力为多少?【解析】以整体为研究对象,木块平衡得F=f 合 又因为 m A =2m B =2m C 且动摩擦因数相同, 所以 f B =F/4再以B 为研究对象,受力如图所示,因B 平衡,所以 F 1=f B sin θ 即:F 1=Fsin θ/4【点评】本题也可以分别对A 、B 进行隔离研究,其解答过程相当繁杂。
浅议高中物理力学解题中整体法的运用
浅议高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中,整体法是一种灵活有效的解题方法。
它通过将问题视作整体,
综合利用各种物理知识和概念,从宏观和微观两个角度分析问题,解决力学问题。
整体法可以分为两个层次的运用:宏观层次和微观层次。
在宏观层次运用整体法时,
我们需要将问题中的所有物体和物理量综合考虑,构建整体系。
我们可以先将物体的受力
情况画成图形,然后根据力的平衡条件进行分析。
这种方法的优点是能够清晰地展示各种
受力作用在物体上的情况,有助于找到问题的解题思路。
通过综合利用牛顿第一定律、牛
顿第二定律等一系列力学定律,求解物体的加速度、速度和位移等数值,最终得到问题的解。
在微观层次运用整体法时,我们需要运用微观粒子的力学知识,通过分析粒子间的相
互作用,解决问题。
这种方法适用于随机碰撞问题、弹簧振动问题等。
比如在碰撞问题中,我们可以将碰撞过程分解为两个阶段,即碰撞前和碰撞后。
我们可以通过分析碰撞前和碰
撞后物体的质心位置、线速度和角速度等变化,运用动量守恒定律和角动量守恒定律,求
解问题的解。
整体法的运用还可以是温度分析法。
在力学解题中,有些问题涉及到温度的变化,而
温度又是与物体的内能、热量和功等有关。
所以,我们可以将物体视为一个统一整体,通
过考虑内能、热量和功等的相互关系,解决求解问题。
高中物理竞赛方法集锦整体法1
高中物理竞赛方法集锦整体法1方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依靠、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也能够讲是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决咨询题,一方面表现为知识的综合贯穿,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维能够产生不同凡响的成效,显现〝变〞的魅力,把物理咨询题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分不为m和M ,人用水平力F拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,假设人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,那么车的加速度为。
解析:要求车的加速度,看起来需将车隔离出来才能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,因此可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可。
将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力。
在竖直方向重力与支持力平稳,水平方向绳的拉力为2F ,因此有:2F = (M + m)a ,解得:a =2FM m例2:用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1—2所示,今对小球a连续施加一个向左偏下30°的恒力,并对小球b连续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平稳,表示平稳状态的图可能是〔〕解析:表示平稳状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a和小球b的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a + m b)g ,作用在两个小球上的恒力F a、F b和上端细线对系统的拉力T1。
因为系统处于平稳状态,所受合力必为零,由于F a、F b大小相等,方向相反,能够抵消,而(m a+ m b)g的方向竖直向下,因此悬线对系统的拉力T1的方向必定竖直向上。
高中物理力学解题中整体法的运用
高中物理力学解题中整体法的运用整体法的应用可以分为以下几个步骤:1. 确定物体或系统的整体特性:首先要明确问题中所涉及的物体或系统的整体特性,包括质量、形状、速度等。
通过对物体或系统整体特性的分析,我们可以初步确定解题思路。
2. 选取适当的参照系:在使用整体法解题时,选取适当的参照系是十分重要的。
参照系的选择应该使得描述问题时的计算尽可能简化。
可以选择质心系作为参照系,这样可以将物体的整体运动分解为质心的运动和相对质心的相对运动。
3. 应用牛顿定律:牛顿定律是解决力学问题的基本原理,整体法的运用也离不开牛顿定律的应用。
在选取适当的参照系后,根据牛顿定律列出适当的方程,通过求解方程可以得到问题所需要的物理量。
4. 如果需要考虑多个物体或系统之间的相互作用,可以考虑使用动量守恒和能量守恒定律。
整体法的运用可以在一定程度上简化力学问题的求解过程,减少计算的复杂度。
在解题中需要注意以下几点:1. 特殊情况的考虑:在使用整体法解题时,需要考虑特殊情况的影响。
如果物体存在旋转运动,需要考虑到转动惯量的影响。
2. 系统边界的界定:整体法的运用需要明确系统的边界,确保系统边界内的物体或系统满足所列方程,同时排除外部物体对系统的影响。
3. 约束条件的分析:在使用整体法解题时,常常需要考虑约束条件对物体或系统的影响。
约束条件可能限制物体或系统的自由度,需要根据约束条件推导适当的方程。
整体法是解决高中物理力学问题的一种常用方法,通过将物体或系统作为整体来考虑,可以简化问题的分析过程。
在使用整体法解题时,需要明确整体特性,选取适当的参照系,应用牛顿定律,并考虑特殊情况、系统边界和约束条件的影响。
只有在掌握了整体法的基本原理和方法后,才能更加灵活地运用整体法解决各种力学问题。
高中物理奥赛解题方法一整体法
一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1―1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为。
(M + m)a ,解得:a =例2:用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1―2所示,今对小球 a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并对小球 b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是()解析:表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球 a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球 a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(ma + mb)g ,作用在两个小球上的恒力 F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T1 。
a 、Fb 大小相等,方向相反,可以抵消,而(ma + mb)g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T1的方向必然竖直向上。
b 球为研究对象,b 球在重力mbg 、恒力F b 和连线拉力T2三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏上30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力T2的方向必与恒力 F b 和重力mbg 的合力方向相反,如图所示,故应选 A 。
高中物理解题方法系列
高中物理解题方法系列整体法,隔绝法,微元法,图像法,等效法,极端法,特别值法,对称法,全过程法 , 逆向思想法,递推法、,类比法等物理解题中常用的方法一、整体法例 1:在水平圆滑桌面上搁置两个物体 A 、B 如图 1-1 所示, m A=1kg ,m B =2kg,它们之间用不行伸长的细线相连,细线质量忽视不计,A、B 分别遇到水平间向左拉力 F 1=10N 和水平向右拉力 F 2=40N 的作用,求 A、B 间细线的拉力。
例 2:如图 1-2 所示,上下两带电小球, a、b 质量均为 m,所带电量分别为 q 和 -q,两球间用一绝缘细线连结,上球又用绝缘细线悬挂在开花板上,在两球所在空间有水平方向的匀强电场,场强为E,均衡细线都被拉紧,右侧四图中,表示均衡状态的可能是:例3:如图 1-3 所示,质量为 M 的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为 m 的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止开释后,小球沿杆下滑的加快度为重力加快度的1,即 a1 g ,则小球在下滑22的过程中,木箱对地面的压力为多少?例 4:如图 1-4,质量为 m 的物体 A 搁置在质量为M 的物体 B 上, B 与弹簧相连,它们一同在圆滑水平面上做简谐振动,振动过程中 A 、B 之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k,当物体走开均衡地点的位移为x 时, A 、 B 间摩擦力 f 的大小等于()A、 0 B 、 kxmD、(m)kx C、( ) kxMM m巧练: 1、如图1-6 所示,位于水平川面上的斜面倾角为а,斜面体的质量为M ,当 A 、 B 两物体沿斜面无摩擦下滑时, A 、B 间无相对滑动,斜面体静止,设 A 、 B 的质量均为m,则地面对斜面体的支持力F N及摩擦力 f 分别是多少?若斜面体不是圆滑的,物体 A 、B 一起沿斜面匀速下滑时,地面对斜面体的支持力F N及摩擦力f 又分别是多少?二、隔绝法例 1:如图2-1 所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为m 的 4 块相同的砖,用两个大小均为 F 的水平力压木板,使砖静止不动,则第 1 块对第 2 块砖摩擦力大小为()A、 0 B 、 mg/2C、mg D 、 2mg例 2:如图 2-3 所示,斜面体固定,斜面倾角为а ,A、B两物体叠放在一同, A 的上表面水平,不计全部摩擦,当把A、B 无初速地从斜面顶端开释,若运动过程中 B 没有碰到斜面,则对于 B 的运动状况描绘正确的选项是()A、与 A 一同沿斜面加快下滑B、与 A 一同沿斜面匀速下滑C、沿竖直方向匀速下滑D、沿竖直方向加快下滑巧练 1、如图,一根轻绳绕过圆滑的轻质定滑轮,两头分别连结物块 A 和 B , B 的下边通过轻绳连结物块C, A 锁定在地面上。
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高中奥林匹克物理竞赛解题方法一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为 .解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才 能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可.将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力.在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F=(M+m)a ,解得:mM F a +=2 例2 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图 1—2所示,今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并 对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大 小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是( )解析 表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a +m b )g ,作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1.因为系统处于平衡状态,所受合力必为零,由于F a 、F b 大小相等,方向相反,可以抵消,而(m a +m b )g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上.再以b 球为研究对象,b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏上30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反,如图所示,故应选A.例3 有一个直角架AOB ,OA 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,OA 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两个环的质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图1—4所示.现将P 环向左移动一段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比,OA 杆对P 环的支持力N 和细绳上的拉力T 的变化情况是 ( )A .N 不变,T 变大B .N 不变,T 变小C .N 变大,T 变小D .N 变大,T 变大解析 先把P 、Q 看成一个整体,受力如图1—4—甲所示,则绳对两环的拉力为内力,不必考虑,又因OB 杆光滑,则杆在竖直方向上对Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和OA 杆对它的支持力,所以N 不变,始终等于P 、Q 的重力之和。
再以Q 为研究对象,因OB 杆光滑,所以细绳拉力的竖直分量等于Q 环的重力,当P 环向左移动一段距离后,发现细绳和竖直方向夹角a 变小,所以在细绳拉力的竖直分量不变的情况下,拉力T 应变小.由以上分析可知应选B.例4 如图1—5所示,质量为M 的劈块,其左右劈面的倾角分别为θ1=30°、θ2=45°,质量分别为m 1=3kg 和m 2=2.0kg 的两物块,同时分别从左右劈面的顶端从静止开始下滑,劈块始终与水平面保持相对静止,各相互接触面之间的动摩擦因数均为μ=0.20,求两物块下滑过程中(m 1和m 2均未达到底端)劈块受到地面的摩擦力。
(g=10m/s 2)解析 选M 、m 1和m 2构成的整体为研究对象,把在相同时间内,M 保持静止、m 1和m 2分别以不同的加速度下滑三个过程视为一个整体过程来研究。
根据各种性质的力产生的条件,在水平方向,整体除受到地面的静摩擦力外,不可能再受到其他力;如果受到静摩擦力,那么此力便是整体在水平方向受到的合外力。
根据系统牛顿第二定律,取水平向左的方向为正方向,则有 ( ) F 合x=Ma ′+m 1a 1x -m 2a 2x其中a ′、a 1x 和a 2x 分别为M 、m 1和m 2在水平方向的加速度的大小,而a ′=0, a 1x =g(sin30°-μcos30°)·cos30°a 2x = g(sin45°-μcos45°)·cos45°F 合=m 1g(sin30°-μcos30°)·cos30°-m 2g(sin45°-μcos45°)·cos45° ∴22)223.022(100.223)232.021(103⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯ =-2.3N负号表示整体在水平方向受到的合外力的方向与选定的正方向相反.所以劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N ,方向水平向右.例5 如图1—6所示,质量为M 的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面上(斜面固定),一质量为m 的人在车上沿平板向下运动时,车恰好静止,求人的加速度.解析 以人、车整体为研究对象,根据系统牛顿运动定律求解。
如图1—6—甲,由系统牛顿第二定律得:(M+m)gsin θ=ma解得人的加速度为a=θsin )(g mm M + 例6 如图1—7所示,质量M=10kg 的木块ABC 静置 于粗糙的水平地面上,滑动摩擦因数μ=0.02,在木块的倾角θ为30°的斜面上,有一质量m=1.0kg 的物块静止开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m 时,其速度v=1.4m/s ,在这个过程中木块没有动,求地面对木块的摩擦力的大小和方向.(重力加速度取g=10/s 2)解析 物块m 由静止开始沿木块的斜面下滑,受重力、弹力、摩擦力,在这三个恒力的作用下做匀加速直线运动,由运动学公式可以求出下滑的加速度,物块m 是处于不平衡状图1—8乙 态,说明木块M 一定受到地面给它的摩察力,其大小、方向可根据力的平衡条件求解。
此题也可以将物块m 、木块M 视为一个整体,根据系统的牛顿第二定律求解。
由运动学公式得物块m 沿斜面下滑的加速度:./7.02222202s m sv s v v a t t ==-= 以m 和M 为研究对象,受力如图1—7—甲所示。
由系统的牛顿第二定律可解得地面对木块M 的摩擦力为f=macos θ=0.61N ,方向水平向左.例7 有一轻质木板AB 长为L ,A 端用铰链固定在竖直墙上,另一端用水平轻绳CB 拉住。
板上依次放着A 、B 、C 三个圆柱体,半径均为r ,重均为G ,木板与墙的夹角为θ,如图1—8所示,不计一切摩擦,求BC 绳上的张力。
解析 以木板为研究对象,木板处于力矩平衡状态,若分别以圆柱体A 、B 、C 为研究对象,求A 、B 、C 对木板的压力,非常麻烦,且容易出错。
若将A 、B 、C 整体作为研究对象,则会使问题简单化。
以A 、B 、C 整体为研究对象,整体受到重力3G 、木板的支持力F 和墙对整体的支持力F N ,其中重力的方向竖直向下,如图1—8—甲所示。
合重力经过圆柱B 的轴心,墙的支持力F N 垂直于墙面,并经过圆柱C 的轴心,木板给的支持力F 垂直于木板。
由于整体处于平衡状态,此三力不平行必共点,即木板给的支持力F 必然过合重力墙的支持力F N 的交点.根据共点力平衡的条件:∑F=0,可得:F=3G/sin θ.由几何关系可求出F 的力臂 L=2rsin 2θ+r/sin θ+r ·cot θ以木板为研究对象,受力如图1—8—乙所示,选A 点为转轴,根据力矩平衡条件∑M=0,有:F ·L=T ·Lcos θ 即θθθθθcos sin )cot sin /1sin 2(32⋅⋅=++L T Gr图1—9 解得绳CB 的能力:)cos sin cos 1tan 2(32θθθθ⋅++=L Gr T 例8 质量为1.0kg 的小球从高20m 处自由下落到软垫上,反弹后上升的最大高度为5.0m ,小球与软垫接触的时间为1.0s ,在接触时间内小球受合力的冲量大小为(空气阻力不计,取g=10m/s 2) ( )A .10N ·sB .20N ·sC .30N ·sD .40N ·s解析 小球从静止释放后,经下落、接触软垫、反弹上升三个过程后到达最高点。
动量没有变化,初、末动量均为零,如图1—9所示。
这时不要分开过程求解,而是要把小球运动的三个过程作为一个整体来求解。
设小球与软垫接触时间内小球受到合力的冲量大小为I ,下落高度为H 1,下落时间为t 1,接触反弹上升的高度为H 2,上升的时间为t 2,则以竖直向上为正方向,根据动量定理得:sN gH gH I g H t g H t mgt I t mg ⋅=+====-+-3022(220)(21221121故而答案C例9 总质量为M 的列车以匀速率v 0在平直轨道上行驶,各车厢受的阻力都是车重的k 倍,而与车速无关.某时刻列车后部质量为m 的车厢脱钩,而机车的牵引力不变,则脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度是多少?解析 此题求脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度,就机车来说,在车厢脱钩后,开始做匀加速直线运动,而脱钩后的车厢做匀减速运动,由此可见,求机车的速度可用匀变速直线运动公式和牛顿第二定律求解.现在若把整个列车当作一个整体,整个列车在脱钩前后所受合外力都为零,所以整个列车动量守恒,因而可用动量守恒定律求解.根据动量守恒定律,得:Mv 0=(M -m)V V=Mv 0/(M -m)即脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度为Mv 0/(M -m).【说明】显然此题用整体法以列车整体为研究对象,应用动量守恒定律求解比用运动学公式和牛顿第二定律求简单、快速.例10 总质量为M 的列车沿水平直轨道匀速前进,其末节车厢质量为m ,中途脱钩,司机发觉时,机车已走了距离L ,于是立即关闭油门,撤去牵引力,设运动中阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的,求,当列车两部分 都静止时,它们的距离是多少?解析 本题若分别以机车和末节车厢为研究对象用运动学、牛顿第二定律求解,比较复杂,若以整体为研究对象,研究整个过程,则比较简单。