高中物理练习用整体法和隔离法解连接体问题新人教版必修一
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
用整体法和隔离法解连接体问题
1. 连接体:两个(或两个以上)物体相互连接共同运动的系统。
2. 整体法:把整个系统作为一个研究对象来分析(即当做一个质点来考虑)。
注意:此方法适用于系统中各部分物体的加速度大小方向相同情况。
3. 隔离法:把系统中各个部分(或某一部分)隔离作为一个单独的研究对象来分析。
注意:此方法对系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同情况均适用。
4. 整体法和隔离法的选择
求各部分加速度相同的连接体的加速度或合外力时,优先考虑整体法,如果还要求物体之间的作用力,再用隔离法,且一定是从要求的作用力的那个作用面将物体进行隔离;如果连接体各部分加速度不同,一般都是选隔离法。
例1. (改编lcj )如图1所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光滑的水平桌面上,如果它们分别受到水平推力和
作用,而且
>
,则1施于2的作用力大小为:
A.
B.
C.
D.
分析与解答:因两个物体沿同一方向以相同加速度运动,因此可把两个物体当作一个整体,这个整体受力如图2甲,设每个物体质量均为m ,则整体质量为2m 。
对整体
,所以a F F m =-122。
把1和2隔离,对2受力分析如图2乙(也可以对1受力分析,列式) 对2: 所以
=-+=+m
F F m F F F 12
2
1
222
此题也可以隔离两物体分别列式求解。
例2. (改编lcj )如图3甲,,滑轮质量
和摩擦不计,则当和
匀加速运动的过程中,弹簧秤的
读数
是多少?
分析与解答:弹簧秤读数实际上就是弹簧秤对定滑轮的向上拉力,对定滑轮来说有(如图3乙)。
欲求绳拉力,必须隔离两物体受力分析(如图3丙)
对
对
所以F
m m g m m
T =
+
2
12
12
F
m m g m m =
+
4
12
12
例3. (改编lcj)如图4甲所示,OA是绳子,BC是弹簧,两个质量均为m的重物静止,若剪断OA,则剪断瞬间
和的加速度分别是多少?
分析和解答:此题有两个状态,即绳OA剪断前和剪断后
两个状态,应对这两个状态进行分析,剪断OA前和的受力见图4乙所示,又因为此时和都平衡。
由平衡条件知:
(因为)
注意:剪断OA瞬间,立即消失,而弹簧由于和原来静止的惯性,而不能立即恢复,故弹力在此瞬间不变。
对只受和作用,所以,故,方向竖直向下(或亦可)。
对受力是和,所以。
由以上例题可见,确定研究对象是整体还是某一物体,进行受力分析,根据运动状态(平衡或加速状态)列式,是处理连接体问题的关键。
若系统内有几个物体,这几个物体的质量分别为、…,加速度分别为、…,
这个系统受到的合外力为,则这个系统的牛顿第二定律的表达式为:
其正交表达式为:
例4. (改编lcj)如图5甲,静止于粗糙水平面上的斜劈A的斜面上,一物体B沿斜面向上做匀减速运动,那么,斜劈受到的水平面给的静摩擦力的方向怎样?
分析与解答:把A 和B 看作一个系统,在竖直方向受到向下的重力和向上的支持力;在水平方向受到摩擦力
,方向待判定。
劈A 的加速度
,物体B 的加速度为
,沿斜面向下,将
分解成水平分量
和竖直分量
(如图5乙),对A 、B 整体在水平方向运用牛顿第二定律
,得
,则
与
同方向,所以A 受到的摩擦力水平向左。
此题可讨论: (1)当B 匀速下滑时,; (2)当B 减速下滑时,
向右。
此类问题若用常规的隔离方法分析将是很麻烦的。
总结与提高:若一个系统内各物质的加速度不相同(主要指大小不同),又不需求系统内物体间的相互作用力时,利用
,
对系统的列式较简捷,
因为对系统分析外力,可减少未知的内力,使列式方便,大大简化了数学运算,以上这种方法,我们管它叫做“整体法”。
用这种方法抓住几点:(1)分析系统受到的外力;(2)分析系统内各物体的加速度的大小和方向;(3)建立直角坐标系。
例5.如图所示,质量为M 的斜面体静止在水平地面上,几个质量都为 m 的不同物体,先后在斜面上以不同的加速度向下滑动.下面关于水平地面对斜面底部的支持力和静摩擦力的说法中正确的是
A .匀速下滑时,支持力N =(m +M )g ,静摩擦力为零.
B .匀加速下滑时,支持力N <(m +M )g ,静摩擦力的方向水平向左.
C .匀减速下滑时,支持力N >(m +M )g ,静摩擦力方向水平向右.
D .无论怎样下滑,总是N =(m +M )g ,静摩擦力为零
方法1:
当匀速下滑时:a=0 f 2= macos θ
N 2= Mg + mg- masin θ,即f 2=0,N 2= Mg + mg 当匀加速下滑时:(a>0) f 2= macos θ
N 2= Mg + mg- masin θ,即f 2>0,方向水平向左。
N 2= Mg + mg- masin θ,小于总重力。
当匀减速下滑时:(加速度沿斜面向上,a< 0) f 2= macos θ
N 2= Mg + mg- masin θ,即f 2<0,方向水平向右。
N 2= Mg + mg- masin θ,大于总重力。
综合以上分析:正确选项为:A 、B 、C
方法2:由系统超失重的判断,可以确定地面对系统的支持力情况: 当匀速下滑时:系统处于平衡状态,即:N 2= Mg + mg 当匀加速下滑时:系统处于失重状态,N 2< Mg + mg
m θ
M
v 图6
当匀减速下滑时:系统处于超重状态,N2>Mg + mg
由滑块的水平加速度情况可以确定斜面对滑块的水平作用力,由牛顿第三定律可以判滑块对斜面的水平作用力的情况,从而确定地面对斜面的作用的摩擦力情况。
附赠材料
答题六注意:规范答题不丢分
提高考分的另一个有效方法是减少或避免不规范答题等非智力因素造成的失分,具体来说考场答题要注意以下六点:
第一,考前做好准备工作。
做题前要做好准备工作,包括认真检查答题卡页数和条形码上的姓名、考号与本人的姓名、准考证上的号是否相符等。
此外还要准确填写答题卡的相关信息,正确粘贴条形码,注意不能超出框外。
第二,使用规定的笔作答。
答选择题时,考生必须用2B型铅笔在答题卡上的“选择题答题区”内将对应题目的选项字母点涂黑第三,答题不要超出规定范围。
考生必须在答题卡各题目规定的答题区域内作答(包括画表及作辅助线)。
在各题目指定答题区域外的地
方,或超越试卷上标出的边界作答,或者自己编题号,其答案都是无效的。
第四,若题中有图,答题前应规划好“布局”,合理安排空间。
例如几何题,图形多在左边。
这种情况下建议大家从图下方开始写起,书写规范字迹清晰,避免“箭头”“地图”等出现。
第五,答题卡千万别折叠。
考生答题时,要注意保持答题卡的清洁,不能折叠、弄皱和损坏答题卡,以免影响计算机扫描。
第六,书写要整洁。
有的学生的答案“布局”很乱,还用箭头标注下一句话的位置,加上字迹潦草、卷面不整洁等情况,阅卷老师很难辨认,甚至对考生的学习态度、学习习惯和知识基础产生怀疑,由此分数也将大受影响来确定一个足够小的范围,要是四个选项中有一个答案是满足该范围的,那么正确答案也就有了。
第五,草图法。
在解答选择题的过程中,可先根椐题意画出草图,然后参照图形的作法、形状、位置、性质和图形的特征等,得出结论。
在答选择题时,你可以采取先易后难的答题顺序。
先从前往后把
你认为有把握的题先做完,然后再做那些不确定的题;对自己把握不大的题可采用排他法,尽可能排除你认为不正确的答案。
这样在剩余的答案中进行选择,正确率就会。