(完整word版)高中物理整体法和隔离法
高中物理整体法和隔离法
1. 物体的受力分析(隔离法与整体法)2. 共点力作用下的物体的平衡【要点扫描】一、物体的受力分析(隔离法与整体法)(一)物体受力分析方法把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来,并画出受力图,就是受力分析。
对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。
1、受力分析的顺序:先找重力,再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)2、受力分析的几个步骤.①灵活选择研究对象:也就是说根据解题的目的,从体系中隔离出所要研究的某一个物体,或从物体中隔离出某一部分作为单独的研究对象,对它进行受力分析。
所选择的研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多;对于较复杂的问题,由于物体系各部分相互制约,有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题.究竟怎样选择研究对象要依题意灵活处理。
②对研究对象周围环境进行分析:除了重力外查看哪些物体与研究对象直接接触,对它有力的作用。
凡是直接接触的环境都不能漏掉分析,而不直接接触的环境千万不要考虑进来.然后按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行力的分析,根据各种力的产生条件和所满足的物理规律,确定它们的存在或大小、方向、作用点。
③审查研究对象的运动状态:是平衡状态还是加速状态等等,根据它所处的状态有时可以确定某些力是否存在或对某些力的方向作出判断。
④根据上述分析,画出研究对象的受力分析图;把各力的方向、作用点(线)准确地表示出来。
3、受力分析的三个判断依据:①从力的概念判断,寻找施力物体;②从力的性质判断,寻找产生原因;③从力的效果判断,寻找是否产生形变或改变运动状态。
(二)隔离法与整体法1、整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。
在许多问题中用整体法比较方便,但整体法不能求解系统的内力。
2、隔离法:把系统分成若干部分并隔离开来,分别以每一部分为研究对象进行受力分析,分别列出方程,再联立求解的方法。
3、通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。
第二篇 方法一 隔离法和整体法
[解析 设绳子的拉力为 FT,水平面对球的支持力为 FN,选其 解析] 解析 中某一个球为研究对象, 中某一个球为研究对象,发生滑动的临界条件是 α FTsin =µFN 2 α 1 又 FTcos = F 2 2 再取整体为研究对象, 再取整体为研究对象,由平衡条件得 F+2FN=2G + 2µG 联立①②③ ①②③式得 = . 联立①②③式得 F= α tan +µ 2
[例1] 如图1-1所示,两个完全相同的球, 例 如图 - 所示,两个完全相同的球, 所示 重力大小均为G, 重力大小均为 ,两球与水平地面间的动摩 擦因数均为μ, 擦因数均为 ,一根轻绳两端固定在两个球 上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力, 在绳的中点施加一个竖直向上的拉力, 当绳被拉直后,两绳间的夹角为 问当 至少为多大时, 问当F至少为多大时 当绳被拉直后,两绳间的夹角为α.问当 至少为多大时,两球 会发生滑动? 会发生滑动?
[答案 答案] 答案 2µG α tan +µ 2
① ②③Βιβλιοθήκη 一、解答物理问题的常用方法
1.所谓隔离法,就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、 所谓隔离法,就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、 所谓隔离法 状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法. 状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法.隔离法 的两种类型: 的两种类型: (1)对象隔离:即为寻求与某物体有关的所求量与已知量之间 对象隔离: 对象隔离 的关系,将某物体从系统中隔离出来. 的关系,将某物体从系统中隔离出来. (2)过程隔离:物体往往参与几个运动过程,为求解涉及某 过程隔离:物体往往参与几个运动过程, 过程隔离 个过程中的物理量, 个过程中的物理量,就必须将这个过程从全过程中隔离出 来.
2.所谓整体法,是指对物理问题的整个系统或过程进行研究 .所谓整体法, 的方法.也包括两种情况: 的方法.也包括两种情况: (1)整体研究物体体系:当所求的物理量不涉及系统中某个物体 整体研究物体体系: 整体研究物体体系 的力和运动时常用. 的力和运动时常用. (2)整体研究运动全过程:当所求的物理量只涉及运动的全过程 整体研究运动全过程: 整体研究运动全过程 时常用. 时常用. 此方法多用于与受力、运动有关的问题. 此方法多用于与受力、运动有关的问题.
高中物理教学中隔离法整体法
浅谈高中物理教学中的隔离法与整体法隔离法与整体法是高中物理教学中常用的思维方法,所谓隔离法,就是把所研究的对象从整体或系统中隔离出来进行研究,这种方法称为隔离法。
所谓整体法,就是将整个系统看做一个整体,对系统进行整体研究,这种方法称为整体法。
下面就其应用介绍如下。
一、隔离法的应用1.物块a和b用轻绳相连后悬挂在轻弹簧下端静止不动,如图(甲)所示;连接a和b的绳子被烧断后,a上升到某一位置时速度的大小为v,这时b的下落速度大小为u,如图(乙)所示。
已知a和b的质量分别为m和m。
从甲状态到乙状态的过程中,弹簧的弹力作用于物块a的冲量等于多少?解:设弹力对a的冲量为i,取向上为正方向,根据动量定理:对a物体:i-mgt=mv-0(1)对b物体:-mgt=m(-u)-0(2)由(2)式得:t=,代入(1)式得:i=m(v+u)a、b都停止时相距s,s=l+s0+sa-sb=l+s02.如图所示,在真空中,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量的同种电荷,已知a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,比较他们的质量应有()a.a油滴质量最大b.b油滴质量最大c.c油滴质量最大d.abc质量一样大解:对于a粒子:ma g=qe ma=qe/g对于b粒子:mbg+qvb=qemb=q(e-vb)/g对于c粒子:mcg=qvb+qemc=q(e+vb)/g故mc>ma>mb二、整体法的运用3.质量为m的木块在光滑水平面上以速度v1向右运动,质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块,要使木块停下来,必须发射子弹数目为(子弹留在木块中不穿出)()a.b.c.d.解:以n颗子弹和m组成的系统动量守恒,n颗子弹入射前为初状态,子弹入射后木块停下来为末状态,以子弹方向为正。
nmv2=m-v1=0 n=4.在粗糙水平面上有一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的木块,m1>m2,如图所示。
高中物理力学方法-整体法 隔离法
整体法和隔离法一、整体法整体法就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部物体之间的相互作用力。
当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤是:(1)明确研究的系统或运动的全过程;(2)画出系统或整体的受力图或运动全过程的示意图;(3)选用适当的物理规律列方程求解。
二、隔离法隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑该物体对其它物体的作用力。
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。
运用隔离法解题的基本步骤是;(1)明确研究对象或过程、状态;(2)将某个研究对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔离出来;(3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;(4)选用适当的物理规律列方程求解。
三、应用整体法和隔离法解题的方法1、合理选择研究对象。
这是解答平衡问题成败的关键。
研究对象的选取关系到能否得到解答或能否顺利得到解答,当选取所求力的物体,不能做出解答时,应选取与它相互作用的物体为对象,即转移对象,或把它与周围的物体当做一整体来考虑,即部分的看一看,整体的看一看。
但整体法和隔离法是相对的,二者在一定条件下可相互转化,在解决问题时决不能把这两种方法对立起来,而应该灵活把两种方法结合起来使用。
为使解答简便,选取对象时,一般先整体考虑,尤其在分析外力对系统的作用(不涉及物体间相互作用的内力)时。
但是,在分析系统内各物体(各部分)间相互作用力时(即系统内力),必须用隔离法。
2、如需隔离,原则上选择受力情况少,且又能求解未知量的物体分析,这一思想在以后牛顿定律中会大量体现,要注意熟练掌握。
3、有时解答一题目时需多次选取研究对象,整体法和隔离法交叉运用,从而优化解题思路和解题过程,使解题简捷明了。
所以,注意灵活、交替地使用整体法和隔离法,不仅可以使分析和解答问题的思路与步骤变得极为简捷,而且对于培养宏观的统摄力和微观的洞察力也具有重要意义。
(完整)高中物理八大解题方法之一:隔离法和整体法.docx
高中物理解题方法之隔离法和整体法江苏省特级教师戴儒京隔离法和整体法是解决物理问题特别是力学问题的基本而又重要的方法。
隔离法是把一个物体从物体系中隔离出来,只研究他的受力情况和运动情况,不研究他的施力情况。
整体法是把物体系看做一个整体,分析物体系的受力情况和运动情况,而不分析物体系内的物体的相互作用力。
整体法一般是在物体系内各物体的加速度相同的情况下应用。
并且不求物体系内各物体的相互作用力。
下面的例题中的物体系只包含 2 个物体, 3 个以上的物体,方法与此类似。
一、一个外力例 1.光滑水平面上的两个物体在光滑水平面上有两个彼此接触的物体 A 和 B,它们的质量分别为 m1、 m2。
若用水平推力F 作用于 A 物体,使 A 、B 一起向前运动,如图 1 所示,则两物体间的相互作用力为多大?若将 F 作用于 B 物体,则 A 、 B 间的相互作用力为多大?F【解析】对 A 、B 两个物体组成的系统用整体法,根AB据牛顿第二定律,有图 1 F (m1m2 )a ,所以 aF①m1m2对 B 物体用隔离法,根据牛顿第二定律,有F AB m2 a②将①代入②得F AB Fm2③m2m1若将 F 作用于 B 物体,则对 A 物体用隔离法,根据牛顿第二定律,有F BA m1a④所以 A 、B 间的相互作用力为F BA Fm1⑤m1m2实际上,在同一个时刻,根据牛顿第三定律, A 、B 之间的作用力和反作用力大小是相等的。
此处,③式和⑤式所表示的F AB和 F BA不是作用力和反作用力,而是两种情况下的 A 、 B 之间的作用力,这样表示,以示区别,不要误会。
③式和⑤式,可以看做“力的分配规律”,正如串联电路中电压的分配规律一样。
因为大- 1 -家知道,电阻R1、 R2串联,总电压为 U,则 R1和 R2上的电压分别为R1,U 1 UR1R2U 2R2。
这两个式子与③式和⑤式何其相似乃尔。
UR1R2例 2.粗糙水平面上的两个物体在水平面上有两个彼此接触的物体 A 和 B,它们的质量分别为 m12、 m ,与水平面间的动摩擦因数皆为为μ。
高考 高中物理 力学专题 整体法和隔离法
专题整体法和隔离法一、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【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。
现将P环向左移一小段距离,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比较,AO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变大 D.N变大,T变小【例3】如图所示,设A重10N,B重20N,A、B间的动摩擦因数为0.1,B与地面的摩擦因数为0.2.问:(1)至少对B向左施多大的力,才能使A、B发生相对滑动?(2)若A、B间μ1=0.4,B与地间μ2=0.l,则F多大才能产生相对滑动?【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?【例5】如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为A.4mg、2mg B.2mg、0 C.2mg、mg D.4mg、mg【例6】如图所示,两个完全相同的重为G的球,两球与水平地面间的动摩擦因市委都是μ,一根轻绳两端固接在两个球上,在A OBPQ绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为θ。
高中物理讲义:整体法、隔离法的应用(基础)
整体法、隔离法的应用【考点归纳】一、整体法与隔离法在进行受力分析时,第一步就是选取研究对象。
选取的研究对象可以是一个物体(质点),也可以是由几个物体组成的整体(质点组)。
1.隔离法:将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体所受到的各个力,称为隔离法。
隔离法的原则:把相连结的各个物体看成一个整体,如果要分析的是整体内物体间的相互作用力(即内力),就要把跟该力有关的某物体隔离出来。
当然,对隔离出来的物体而言,它受到的各个力就应视为外力了。
2.整体法:把相互连结的几个物体视为一个整体(系统),从而分析整体外的物体对整体中各个物体的作用力(外力),称为整体法。
整体法的基本原则:(1)当整体中各物体具有相同的加速度(加速度不相同的问题,中学阶段不建议采用整体法)或都处于平衡状态(即a=0)时,命题要研究的是外力,而非内力时,选整体为研究对象。
(2)整体法要分析的是外力,而不是分析整体中各物体间的相互作用力(内力)。
(3)整体法的运用原则是先避开次要矛盾(未知的内力)突出主要矛盾(要研究的外力)这样一种辨证的思想。
3.整体法、隔离法的交替运用对于连结体问题,多数情况既要分析外力,又要分析内力,这时我们可以采取先整体(解决外力)后隔离(解决内力)的交叉运用方法,当然个别情况也可先隔离(由已知内力解决未知外力)再整体的相反运用顺序。
二、解答平衡问题常用的物理方法1.隔离法与整体法隔离法:为了弄清系统(接连体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。
运用隔离法解题的基本步骤是:(1)明确研究对象或过程、状态;(2)将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来;(3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;(4)选用适当的物理规律列方程求解。
2.整体法:当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤是:(1)明确研究的系统和运动的全过程;(2)画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图;(3)选用适当的物理规律列方程求解。
动力学中的整体法与隔离法
动力学中的整体法与隔离法1.整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).2.隔离法的选取原则:若连接体或关联体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.3.整体法、隔离法交替运用原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度,后隔离求内力”.当系统内各物体具有相同的加速度时,应先把这个系统当作一个整体(即看成一个质点),分析受到的外力及运动情况,利用牛顿第二定律求出加速度.如若要求系统内各物体相互作用的内力,则把物体隔离,对某个物体单独进行受力分析,再利用牛顿第二定律对该物体列式求解.隔离物体时应对受力少的物体进行隔离比较方便。
【例1】如图所示的三个物体A 、B 、C ,其质量分别为m 1、m 2、m 3,带有滑轮的物体B 放在光滑平面上,滑轮和所有接触面间的摩擦及绳子的质量均不计.为使三物体间无相对运动,则水平推力的大小应为F =__________。
【解析】【例2】如图所示,n 个质量都是m 的立方体放在光滑的水平桌面上,若以大小为F 的恒力推第一块立方体,试求:第2个立方体作用于第3个立方体的力为__________。
【解析】【例3】如图所示,物体M 、m 紧靠着置于摩擦系数为μ的斜面上,斜面的倾角为θ,现施加一水平力F 作用于M ,M 、m 共同向上作加速运动,求它们之间相互作用力的大小。
【解析】两个物体具有相同的沿斜面向上的加速度,可以把它们当成一个整体(看作一个质点),其受力如图所示,建立坐标系,则:θθsin cos )(1F g m M F ++= (1) a m M g m M f F )(sin )(cos 1+=+--θθ (2)且:11F f μ= (3) 要求两物体间的相互作用力,应把两物体隔离开.对m 受力如图所示,则0cos 2=-θmg F (4) ma mg f F =--θsin '2 (5)且:22F f μ= (6)联立以上方程组,解之:)()sin (cos 'm M mFF +-=θμθ。
整体法和隔离法
整体法和隔离法
一.整体法和隔离法在平衡中的应用
1. 整体法:整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
在力学中,就是把几个物体视为一个整体,作为研究对象,受力分析时,只分析这一整体对象之外
的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。
整体法的思维特点:整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在物理中的
应用。
整体法的优点:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况,从整体上揭示事物的本质和变体规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵活地解
决问题。
通常在分析外力对系统的作用时,用整体法。
2. 隔离法:隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。
在力学中,就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,作为研究对象,只分析该研究对象
以外的物体对该对象的作用力,不考虑研究对象对其他物体的作用力。
隔离法的优点:容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形,问题处理起来比较方便、简单,便于初学者使用。
在分析系统内各物体(或一个物体的各个部分)间的相互作用
时用隔离法。
3.实例分析
例1. 如图1所示,质量为m=2kg的物体,置于质量为M=10kg的斜面体上,现用一平行于斜面的力F=20N推物体,使物体向上匀速运动,斜面体的倾角,始终保持静止,求地面对斜面体的摩擦力和支持力
(取)
解析:(1)隔离法:先对物体m受力分析,如图甲所示。
由平衡条件有
- 1 -。
(完整word版)高中物理八大解题方法之一:隔离法和整体法
高中物理解题方法之隔离法和整体法江苏省特级教师 戴儒京隔离法和整体法是解决物理问题特别是力学问题的基本而又重要的方法。
隔离法是把一个物体从物体系中隔离出来,只研究他的受力情况和运动情况,不研究他的施力情况。
整体法是把物体系看做一个整体,分析物体系的受力情况和运动情况,而不分析物体系内的物体的相互作用力。
整体法一般是在物体系内各物体的加速度相同的情况下应用。
并且不求物体系内各物体的相互作用力。
下面的例题中的物体系只包含2个物体,3个以上的物体,方法与此类似。
一、一个外力例1.光滑水平面上的两个物体在光滑水平面上有两个彼此接触的物体A 和B ,它们的质量分别为m 1、m 2。
若用水平推力F 作用于A 物体,使A 、B 一起向前运动,如图1所示,则两物体间的相互作用力为多大?若将F 作用于B 物体,则A 、B 间的相互作用力为多大?【解析】对A 、B 两个物体组成的系统用整体法,根据牛顿第二定律,有a m m F )(21+=,所以21m m F a += ① 对B 物体用隔离法,根据牛顿第二定律,有a m F AB 2= ②将①代入②得 212m m m F F AB +⋅= ③ 若将F 作用于B 物体,则对A 物体用隔离法,根据牛顿第二定律,有 a m F BA 1= ④所以A 、B 间的相互作用力为211m m m F F BA +⋅= ⑤ 实际上,在同一个时刻,根据牛顿第三定律,A 、B 之间的作用力和反作用力大小是相等的。
此处,③式和⑤式所表示的AB F 和BA F 不是作用力和反作用力,而是两种情况下的A 、B 之间的作用力,这样表示,以示区别,不要误会。
③式和⑤式,可以看做“力的分配规律”,正如串联电路中电压的分配规律一样。
因为大图1家知道,电阻R 1、R 2串联,总电压为U ,则R 1和R 2上的电压分别为2111R R R U U +=,2122R R R U U +=。
这两个式子与③式和⑤式何其相似乃尔。
(完整word版)高考专题整体法与隔离法
隔离法和整体法的运用一、隔离法隔离法的含义:所谓隔离法就是指对物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法.隔离法的思维特点:隔离法是从全局到局部的思维过程.通过隔离法分析物理问题,可弄清系统内每个物体的受力情况,弄清物体在每阶段的运动情况(包括运动的具体过程和细节)及几个过程间的相互联系.隔离法的适用情况:①求解某个物体的力和运动(如连结体中的某个物体)情况时.②求解某段运动中物体的运动规律时.③求解物体间的相互作用.④运用适用于单个或可视为单个物体的物理规律(如牛顿运动定律、动量定理、动能定理)解题.运用隔离法解题的基本步骤:①明确研究对象或过程、状态.这是隔离法解题的关键.选择隔离对象的原则:一是要包含待求量;二是所选隔离对象和所列方程数应尽可能地减少.②将研究对象从系统中隔离出来;或将所研究的某段过程、某种状态从运动的全过程中隔离出来.③对被隔离的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图和某阶段的运动过程示意图.④寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解.下面来归类分析应用隔离法的几种情况:1 隔离研究对象为了求解涉及系统中某个物体的力和运动,寻求与该物体有关的所求量与已知量之间的关系,必须将某个物体从系统中隔离出来研究.[例1]如图1所示,C是水平地面,A、B是两个长方形物块,F是作用在物块B上沿水平方向的力,物体A和B以相同的速度作匀速直线运动,由此可知,A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是[]A.μ1=0,μ2=0B.μ1=0,μ2≠0C.μ1≠0,μ2=0D.μ1≠0,μ2≠0[解析]将B隔离分析,由题知B处于平衡状态,一定受C的摩擦力f,且大小f = F≠0,方向与F 相反,故μ2≠0.将A隔离分析,由题知A与B既无相对运动趋势,也无相对运动,可见A、B间没有摩擦力,但无法判断μ1是否为零,故μ1可能为零,也可能不为零.正确选项为B、D[说明]为分析μ1和μ2,本题必须采用隔离法分别研究A和B,如此,根据运动情况分别研究它们的受力情况,十分清楚.2、隔离运动的过程物体往往会参与几个运动过程,为了求解涉及某个运动过程中的物理量,寻求所求量与未知量之间的联系,必须将某个运动过程从运动的全过程中隔离出来研究.[例3]木球从距水面高20m处自由下落,共经过10s又返回到水面,求:①木球的密度.②木球在水中下沉的最大深度(取g= 10m/s2)[解析] 木球在空中作自由落体运动,在水中先向下以匀减速运动下沉至最大深度处,后向上作相同加速度的匀加速运动.①木球的密度:运动过程示意图如图4所示,木球在空中自由下落,落至水面速度由运动的对称性知,木球自水面运动至最深处时间与从最深处运动至水面的时间相等,故木球自水面运动至最深处时间木球在水中的加速度木球在水中的动力学方程为ρ水Vg -ρ木Vg=ρ水Va②木球在水中下沉的最大深度[说明]本题中,为了求出落至水面的速度v和在空中运动的时间t1,需隔离木球在空中自由下落过程分析.为了求出木球在水中的加速度a和在水中落至最深处的时间t2,并最终求得木球的密度ρ木和下沉的最大深度h2,需隔离木球在水中下沉过程分析.3、隔离的优化选择一些物理问题中,往往涉及几个研究对象和几个运动过程,为了使解题快捷,必须认真审题,揭示物理现象的本质,优化选择所要隔离的某个研究对象和某段运动过程.[例4]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5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H0,压强等于大气压强p0.现对气体缓慢加热,当气体温度升高了△T = 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H1=1.5H0.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H2 = 1.8H0,求此时气体的温度.(不计活塞与气缸之间的摩擦.)[解析]研究对象应选封闭在气缸中的气体,在状态变化过程中质量保持不变.状态变化过程:气体先等容升温,至压强为p时活塞开始上升,再等压升温至高度H1,然后等温降压至高度H2.设气体最初温度为T0,则活塞刚离开卡环时温度为T0+△T,压强为p1.由等容升温过程得设气柱高度为H1时温度为T1,由等压升温过程得设气柱高度为H2时温度为T2,由等温膨胀过程(T2 = T1)得由②和④式求得将⑤式代入⑥式,并利用T2 = T1,得代入数据解得T2 = 540K[说明]为使解题简明,必须注意优化选择被隔离的物体、状态、过程.上述解法中,研究对象选择了封闭在气缸中的气体,而没有选择活塞.状态变化过程隔离为初态I(p0、H0、T0)→(等容升温)至状态Ⅱ(p1、H0、T0+△T)→(等压升温)至状态Ⅲ(p1、H1、T1)→(等温降压)至状态Ⅳ(p0、H2、T2)三个过程,建立的方程较多,解答显得冗长繁琐.如果将所隔离的过程优化组合,则复杂过程简单化:将状态Ⅱ变化至状态Ⅲ隔离出来分析,压强不变(均为p1),因而将状态Ⅰ和状态Ⅳ隔离出来分析,压强也不变(均为p0),因而代入数据同样解得T2=540K.二、整体法整体法的含义:所谓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:整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在物理中的具体运用,它把一切系统都当作一个整体来研究.通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况和全过程的运动情况,整体上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.从而避开了中间量的繁琐推算,简捷巧妙地解决问题.整体法的适用情况:①当只涉及研究系统而不涉及系统内某些物体的力和运动时,可整体分析对象.②当只涉及研究运动的全过程而不涉及某段运动时,可整体分析过程.③当运用适用于系统的物理规律(如动量守恒定律、机械能守恒定律)解题时,可整体分析对象和整体分析运动全过程的初末态.④当可采用多种方法解题时,可整体优化解题方法.⑤整体法不仅适用于系统内各物体保持相对静止或匀速直线运动,而且也适用于各物体间有相对加速度的情况.运用整体法解题的基本步骤:①明确研究的系统和运动的全过程.②画出系统的受力图和运动全过程的示意图.③寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解.下面来归类分析应用整体法的几种情况:1、整体研究物体系当求解时不涉及系统中某个物体的力和运动,而只需取几个物体组成的系统作为研究对象,就可寻求所求量与已知量之间的关系,则取系统为研究对象,加以整体分析研究.当运用适用于物体系的物理原理、定律时,应取系统为研究对象.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.[例6]如图7(a)所示用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别为m A和m B的小球,悬点为O,两小球带同种电荷,当小球由于静电力作用张开一角度时,A球悬线与竖直线夹角为α,B球悬线与竖直线夹角为β,如果α=30°,β=60°,求两小球m A和m B之比.[解析]若将两根悬线和小球A、B作为一个整体,则球和绳之间的相互作用力、静电力均为内力,对解题带来方便.取两根悬线和小球A、B组成的系统作为研究对象,受力分析如图7(b),系统受到重力m A g 和m B g,受到悬点O的拉力T A和T B.以悬点O为固定转动轴,系统在G A和G B的力矩作用下处于平衡状态,有M A=M B得m A gL A=m B gL B其中L A=Lsinα,L B=Lsinβ[说明]本题若用隔离法求解,显然要麻烦.[例7]如图8所示,质量为M的小车中有一个竖直放置的被压缩的弹簧,其上部放有一个质量为m的小球.小车以速率v向右做匀速运动,中途突然将弹簧释放,小球被弹簧弹出,此后小车的速率为多大?[解析]小球在弹出之前,球和车是一个整体.小球弹出的过程中,在水平方向上,小球与小车没有发生相互作用,因此,小球离开小车后在水平方向上应与小车仍保持着同样的速度.在小球脱离小车的瞬间仍应视小球和小车为同一系统.取小球和小车组成的系统为研究对象,在水平方向上系统所受合外力为零,所以在水平方向上系统的动量守恒,有(M+m)v = Mv'+ mv'解得v'= v.[说明]①本题应用的动量守恒定律,必取小球和小车组成的系统为研究对象.②如果将小球脱离小车后认为只需分析小车的情况(将小球和小车隔离),则错解为(M+m)v = Mv'2、整体研究运动全过程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解决问题.例如:运用动能定理和动量定理时,只需分析运动的初态和末态,而不必追究运动过程的细节,这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,显示出极大的优越性.[例8]总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发现时,机车已行驶了t秒,于是关闭气门,除去牵引力,设运动阻力与重力成正比,机车牵引力恒定,试证明列车两部分都停止时,机车比末节车厢多行驶了时间[解析]整体分析运动全过程会发现,如果在脱钩时即撤去机车牵引力,则车厢和机车的加速度均为a =μg.又脱钩时速度相同,由v = at知,车厢和机车照例会经相同时间停下.但由于脱钩后,牵引力F=μMg在时间t内给机车冲量的缘故,使机车[此时受到摩擦力为μ(M-m)g]多行驶了△t时间,牵引力F的冲量μMg t用于抵消摩擦力的冲量μ(M-m)g·△t.取脱钩后机车的运动过程分析,脱钩后,机车受到的牵引力的冲量kMgt用于克服机车所受摩擦力的冲量k(M-m)g·△t,故有kMgt = k(M-m)g·△t[说明]本题应用整体法研究了运动的全过程.如果用隔离法可求解为:取末节车厢为研究对象,受到阻力kmg,设脱钩时速度为v,脱钩后运动时间为t1,由动量定理得-kmg·t1=0-mv ①取机车为研究对象,脱钩前作匀速运动,牵引力F等于阻力kMg;脱钩后在t时间内受到的牵引力kMg;在除去牵引力后受到的阻力k(M - m)g,运动的时间为t2.由动量定理得kMgt-k(M-m)g t2 = 0-(M -m)v ②由①和②式得机车比末节车厢多行驶的时间为可见,如果能深刻理解整个系统运动过程的实质,用整体法解极为简捷.3、整体变换物理图景对于一些多次连续变化的对称问题(如物体在两竖直挡板间的多次碰撞,光线被多次反射等),运用几何作图的方法将物理现象或物理过程对称展开,把一系列不连续的变化转化为单一连续变化的整体过程,让待求量与已知量间的关系变得简单明了.[例9]一条截面为圆柱形的光导纤维,长1000m,它的玻璃芯线的折射率为1.50,外层材料的折射率为1.00,光在空气中的速度为3.00×108m / s.光从它的一端射入,经全反射从另一端射出所需的最长时间是多少?[解析]如图9(a),设光从光导纤维中心A处射入至B点(BC为法线)发生全反射,光从B 射至D点,再发生全反射,如此周而复始,光从光导纤维一端全反射至另一端.将光线的路径对称展开则变为如图9(b)所示,光从A点入射,B'点射出,AC'为光导纤维全长,光的实际路径为AB'.设光在玻璃芯线和外层材料的折射率分别为n1和n2,发生全反射时的临界角为Φ,由全反射特点有n1sinΦ = n2sin90°①设v为光在玻璃芯线中的速率,c为真空中的光速,由折射率与光速的关系有n1 = c / v ②光线的路径对称展开如图9(b)所示,设光导纤维长度为AC'= L,时间为由①、②、③式解得[说明]从形式上看,整体变换是将物理过程或情景对称展开,以寻求简单的物理模型来替换复杂的物理过程.从本质上看,整体变换是运用联想和推理的思维方式,以创设新的物理图景来揭示物理现象的本质,从而达到迅速解题的目的.4、整体的优化选择整体的优化选择包括优化选择所研究的系统、所研究的运动过程、所研究的物理图景及所运用的解题方法等.优化选择时,可能涉及上述的一个方面或几个方面.[例10]如图10所示,A、B是位于水平面上的质量相等的小滑块,离墙壁距离分别为2L和L,与水平面间的动摩擦因数均为μ,今给A以某一向左的初速度使A向左滑动,假定A、B之间及B 与墙壁之间的碰撞时间很短,且均无能量损失,若要使A始终不向右滑动,A的初速度最大不超过多大?[解析]A以v0向左作匀减速运动,与B碰后速度交换,A静止,B以v0向左作匀减速运动,与墙碰后向右作匀减速运动,若B运动到A处速度刚好减为零,则v0就是使A始终不向右滑动的最大速度.用整体法考虑,研究对象取A、B组成的系统,研究过程取从A开始运动到B刚好停止的全过程.由动能定理得[说明]①本题整体综合分析了研究对象和运动的全过程.②动能定理(以及动量定理)一般适用于一个物体,但也适用于一个物体系.利用动能定理整体法解题时,要注意系统内力做功之和必须为零,否则系统外力做功之和不等于系统的动能增量.[例11]质量为M的金属块和质量为m的木块通过细线连在一起,从静止开始以加速度a在水中下沉.经过时间t,细线断了,金属块和木块分开.再经过时间t',木块停止下沉.问此时金属块的速度多大?[解析]本题所研究的对象有金属块和木块.所研究的物理过程是:细线断前系统在重力(m+M)g和浮力(F1+F2)的作用下,以加速度a匀加速下沉,经过时间t,下沉h,速度达v.细线断后,m 在重力mg和浮力F2作用下,作加速度为a2的匀减速运动,至停止下沉时,v t2=0,又下沉h2.M在重力Mg和浮力F1作用下,作加速度为a1的匀加速运动,经t'时速度为v t1,即题中要求解的物理量.在细线断的前后,对金属块和木块组成的系统而言,所受外力均为重力(m+M)g和浮力(F1+F2),且有F =(m+M)a,如此,不妨取系统为研究对象,对物理过程整体研究.取金属块和木块组成的系统为研究对象,对系统从细线断前的瞬间至木块停止下沉的整个过程分析,应用动量定理,有Ft'=(Mv t1+0)-(m+M)v ①其中F =(m+M)a ②v = at ③由①、②、③式联立解得[说明]本题整体分析了研究对象(金属块和木块组成的系统).整体分析了运动全过程(细线断前和断后).整体优化了解题方法(本题可运用牛顿运动定律解,也可用动能定理解,但用动量定理解最为简捷.)三、隔离法和整体法的运用隔离法和整体法既相互对立又相互统一.两种方法相互联系,相互补充,相互渗透,在具体解题过程中,常常需交互运用,发挥各自特点,从而优化解题思路和方法,使解题简捷迅速明了.下面来归类分析优化运用隔离法和整体法的几种情况:1、优化选择隔离法和整体法[例12]如图11所示,小框架的质量为M,中间支柱上套有一质量为m的滑环,今使滑环以初速v0竖直抛出,致使整个框架恰好对地面没有作用力,滑环上升的加速度多大?[解析]解法一:采用隔离法求解:取小框架为研究对象,依题意知地面对框架的支持力N=0,环对框架的摩擦力f = Mg ①取环为研究对象,有mg+f = ma ②解法二:采用整体法求解:取小框架和环组成的整体为研究对象,摩擦力f为内力,在合外力(M+m)g的作用下,小框架的加速度为零,环的加速度为a,所以有(M+m)g = ma[说明]有些物理问题往往既可用隔离法解,也可用整体法解,两者是等效的.用隔离法解时,力和运动状态的对应关系较为明确;但用整体法解往往较为简捷巧妙.2、优化选择研究对象[例13]如图12所示,劲度系数为k的轻质弹簧一端与墙固定,另一端与倾角为α的斜面体小车连接,小车置于光滑的水平面上,在小车上叠放一个物体,已知小车质量为M,物体质量为m,小车位于O点时,整体系统处于平衡状态.现将小车从O点拉到B点,令OB=b,无初速释放后,小车即在水平面B、C间来回运动,而物体和小车始终没有相对运动.求:①小车运动到B点时的加速度大小和物体所受到的摩擦力大小.②b的大小必须满足什么条件,才能使得小车和物体一起运动的过程中,在某一位置时,物体和小车之间的摩擦力为零.[解析]所求的加速度a和摩擦力f是小车在B点时的瞬时值.当物体和小车之间的摩擦力为零时,小车的加速度变为a',小车距O的距离变为b'.①取M、m、弹簧组成的系统为研究对象kb =(M+m)a取m为研究对象,在沿斜面方向有f-mgsinα= macosα②设满足条件时OB=b',取m为研究对象有mgsinα= ma'cosαkb'=(M+m)a[说明]在求解加速度时整体分析系统,在分析求解m受到的摩擦力时隔离分析物体m,两者交互运用,相得益彰.3、优化选择研究过程[例14]一个木块从如图13(a)所示的左边斜面上A点自静止起滑下,又在水平面上滑行,接着滑上右边的斜面,抵达B点静止,设动摩擦因数处处相同,转角处撞击不计,测得A、B两点连线与水平面夹角为θ,则木块与接触面间的动摩擦因数为____.[解析]如果隔离运动过程分析,需考察木块从左边斜面滑下、水平面上滑行、滑上右边斜面三个过程,显然较繁.但如果整体分析木块从A至B的运动全过程,如图13(b)所示,从A到B相当于物块从A点自由下落h到B的同一水平面,并以此时的速率滑动s到B点停止,即重力做的功等于克服摩擦力做的功.对运动全过程整体分析,初、末态速率为零,用动能定理解极为方便.对木块运动的全过程分析,应用动能定理有mgh -fs = 0其中f =μmg[说明]如果按常规思路隔离分析三个运动过程,两斜面长度和倾角未知,还需对每个过程受力分析,列方程未知数又多,求解较繁.4、优化隔离法和整体法的交互运用[例15]在图14所示电路中,当滑线变阻器的滑动触片P向b端移动时,电压表、电流表读数变化情况是[]A.电压表读数增大、电流表读数减小B.电压表和电流表读数都增大C.电压表和电流表读数都减小D.电压表读数减小、电流表读数增大[解析]P的移动,影响R3(局部),从而影响总电阻R、干路电流I、路端电压U(整体),导致各部分电路(局部)上的特性发生变化.对于R3,当P向b端移动时,接入电路的R3变大,使R2和R3的并联电阻R23变大.从而影响整个电路,外电阻R变大.干路电流强度变小.路端电压(U=-Ir)变大.所以电压表读数增大.对于R1段电路,其两端电压(U1=IR1)变小.对于R2和R3,并联电路两端的电压(U23 = U - U1)变大.对于电流表和R3所在的一段电路,通过的电流强度(I3=I-I2)变小,所以电流表的读数减小.综上分析,正确选项为A.[说明]本题交互运用了隔离法和整体法:对R3、U1、U23、I2、I3的分析,必须将有关的部分电路从整体电路上隔离出来.对R、I、U的分析,必须对整个电路加以考虑.5.优化隔离法和整体法的综合作用[例16]如图15所示,小车质量M=4kg,车内壁ABC为一半径R=2.5m的半圆,车左侧紧靠墙壁.质量m=1kg的小滑块,从距车壁A点正上方高度为R的D点,由静止沿车内壁滑下.不计一切摩擦,取g=10m/s2.求滑块经过车右端点C时相对于地面的速度大小是多少?[解析]小滑块由D运动至B为下落过程,由B运动至C为上升过程,在车半圆内壁中运动时,m受变力作用,故拟考虑从功和能、动量的角度求解,并由此确定相应的研究对象.小滑块从D运动至B的过程中,只有重力做功,故机械能守恒,为此取小滑块和地球组成的系统为研究对象小滑块从B运动至C的过程中,与车发生相互作用,使车向右运动.由于在水平方向上无外力作用,故系统的动量守恒,为此取小滑块和小车组成的系统为研究对象,且设小滑块运动至C点时的系统的水平速度为V cx,则有mv B =(m+M)v cx小滑块滑至C处后,将有沿切向方向(即竖直方向)飞出的效果,设小滑块竖直方向的速度为v cy,为求v cy,可取小滑块从D至C的全过程来研究,因只有重力做功,故机械能守恒,为此取小滑块和地球组成的系统为研究对象,有小滑块在C处相对于地面的速度为水平方向速度v cx和竖直方向速度v cy的合速度,即m/s=5.8m/s[说明]本题综合优化运用了隔离法和整体法.从研究的对象看,由于机械能守恒,故用整体法取小滑块和地球组成的系统为研究对象;由于动量守恒,故用整体法取小滑块和小车组成的系统为研究对象.从研究的运动过程看,为避免处理变力问题,故用隔离法取D→B的过程求解v B;为求解v cx,用隔离法取B→C的过程.为求解v cy,用整体法取D→C的全过程.最后用整体法思想,从全局考虑,将v cx和v cy合成小滑块在C处对地的速度v c.。
(完整版)物理整体法和隔离法专题
7 mg 21 mg 1.53mg
3
3
A
T
mg
T
B T
C
mg
例4、如图所示,半径为R,重为G的均匀球靠竖直墙 放置,左下方有厚为h的木块,若不计摩擦,用至少多 大的水平推力F 推木块才能使球离开地面.
解析:以球为研究对象,受力如图所示。
由平衡条件 N1cosθ=N2
F
N1sinθ=G
sinθ=(R-h)/R
F
2mg
F
4mg
例2、如图所示,两个完全相同的重为G的球,两球与 水平地面间的动摩擦因数都是μ,一根轻绳两端固接在
两球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当 绳被拉直后,两段绳间的夹角为θ。问当F至少多大时, 两球将发生滑动?
解析:首先分析受力如图示,
选用整体法,由平衡条件得
F+2N=2G
①
再隔离任一球,由平衡条件得
mg
tanθ= f /NA=0.1924
θ=10.9 °
解二: 对C 球,受力如图示: 由平衡条件得 2T cos30°= mg
T 3 mg 3
对A 球,受力如图示:FA为杆对A球的作用力 (杆对 A球的作用力 是杆对A球的弹力和摩擦力的合力)
由平衡条件得
FA
FA T 2 mg 2 2mgT cos30
N1
m1
T
m1 g
m3
T m2 N2
m2g
例6、如图示,人的质量为60kg,木板A的质量为 30kg,滑轮及绳的质量不计,若人想通过绳子拉住木
板,他必须用力的大小是 ( A )
A. 225N B. 300N C. 450N D. 600N
解:对人分析受力,如图示:
高中物理必修一:4-9整体法与隔离法
三 .解题方法: 1.若几个物体相对静止,或者加速度相同,可以用 整体法计算。
(1)已知外力求内力。 先整体分析,计算加速度,然后隔离分析计
算内力。
例1.在粗糙的水平地面上,质量分别为mA mB 的物体A、B中间用轻绳连接,现用水平力F拉 物体B,使A、B一起向右做加速运动, A、B与 地面的磨擦因素都是μ,求绳子的拉力。
算外力。
例4.质量为M的车厢内用轻绳挂着质量为m的 小球,车厢在水平外力作用下向右做加速运动, 小球相对车厢静止时,轻绳与竖直方向的夹角 为θ,求外力F的大小。
例5.如图所示,三个物体相对静止,一起向 右做加速运动,不计一切摩擦,不计绳子和 滑轮的质量,求外力F的大小。
m2
F
m1Байду номын сангаас
m3
2.若几个物体加速度不相同,用隔离法,分 别对每个物体分析计算.
整体法与隔离法
一、整体法:在研究物理问题时,把所研
究的对象作为一个整体来处理的方法称为 整体法。采用整体法时不仅可以把几个物 体作为整体,也可以把几个物理过程作为 一个整体,采用整体法可以避免对整体内 部进行繁锁的分析,常常使问题解答更简 便、明了。
二、隔离法:把所研究对象从整体中隔离出 来进行研究,最终得出结论的方法称为隔离 法。可以把整个物体隔离成几个部分来处理, 也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理, 还可以对同一个物体,同一过程中不同物理 量的变化进行分别处理。采用隔离物体法能 排除与研究对象无关的因素,使事物的特征 明显地显示出来,从而进行有效的处理。
A
B
例2.质量分别为mA、 mB的物体A、B叠放在 倾角为θ的光滑斜面上,一起沿斜面下滑,求 物体A、B之间的摩擦力。
B A
完整word版高中物理整体法和隔离法
整体法和隔断法一、整体法整体法就是把几个物体视为一个整体,受力解析时,只解析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部物体之间的相互作用力。
当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤是:(1)明确研究的系统或运动的全过程;(2)画出系统或整体的受力求或运动全过程的表示图;(3)采用合适的物理规律列方程求解。
二、隔断法隔断法就是把要解析的物体从相关的物系统中假想地隔断出来,只解析该物体之外的物体对该物体的作用力,不考虑该物体对其他物体的作用力。
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔断法。
运用隔断法解题的基本步骤是;(1)明确研究对象或过程、状态;(2)将某个研究对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔断出来;(3)画出某状态下的受力求或运动过程表示图;(4)采用合适的物理规律列方程求解。
三、应用整体法和隔断法解题的方法1、合理选择研究对象。
这是解答平衡问题成败的要点。
研究对象的采用关系到能否获取解答或能否顺利获取解答,入采用所求力的物体,不能够做出解答时,应采用与它相互作用的物体为对象,即转移对象,或把它与周围的物体当作一整体来考虑,即部分的看一看,整体的看一看。
但整体法和隔断法是相对的,二者在必然条件下可相互转变,在解决问题时决不能够把这两种方法对峙起来,而应该灵便把两种方法结合起来使用。
为使解答简略,采用对象时,一般先整体考虑,尤其在解析外力对系统的作用(不涉及物体间相互作用的内力)时。
但是,在解析系统内各物体(各部分)间相互作用力时(即系统内力),必定用隔断法。
2、如需隔断,原则上选择受力情况少,且又能求解未知量的物体解析,这一思想在今后牛顿定律中会大量表现,要注意熟练掌握。
3、有时解答一题目时需多次采用研究对象,整体法和隔断法交织运用,从而优化解题思路和解题过程,使解题简捷了然。
所以,注意灵便、交替地使用整体法和隔断法,不但能够使解析和解答问题的思路与步骤变得极为简捷,而且对于培养宏观的统摄力和微观的洞察力也拥有重要意义。
高中物理解题方法---整体法和隔离法word资料10页
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。
高中物理整体法和隔离法
整体法和隔离法一、整体法整体法就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部物体之间的相互作用力。
当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤是:(1)明确研究的系统或运动的全过程;(2)画出系统或整体的受力图或运动全过程的示意图;(3)选用适当的物理规律列方程求解。
二、隔离法隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑该物体对其它物体的作用力。
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。
运用隔离法解题的基本步骤是;(1)明确研究对象或过程、状态;(2)将某个研究对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔离出来;(3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;(4)选用适当的物理规律列方程求解。
三、应用整体法和隔离法解题的方法1、合理选择研究对象。
这是解答平衡问题成败的关键。
研究对象的选取关系到能否得到解答或能否顺利得到解答,当选取所求力的物体,不能做出解答时,应选取与它相互作用的物体为对象,即转移对象,或把它与周围的物体当做一整体来考虑,即部分的看一看,整体的看一看。
但整体法和隔离法是相对的,二者在一定条件下可相互转化,在解决问题时决不能把这两种方法对立起来,而应该灵活把两种方法结合起来使用。
为使解答简便,选取对象时,一般先整体考虑,尤其在分析外力对系统的作用(不涉及物体间相互作用的内力)时。
但是,在分析系统内各物体(各部分)间相互作用力时(即系统内力),必须用隔离法。
2、如需隔离,原则上选择受力情况少,且又能求解未知量的物体分析,这一思想在以后牛顿定律中会大量体现,要注意熟练掌握。
3、有时解答一题目时需多次选取研究对象,整体法和隔离法交叉运用,从而优化解题思路和解题过程,使解题简捷明了。
所以,注意灵活、交替地使用整体法和隔离法,不仅可以使分析和解答问题的思路与步骤变得极为简捷,而且对于培养宏观的统摄力和微观的洞察力也具有重要意义。
高考高中物理力学专题整体法和隔离法
专题 整体法与隔离法一、静力学中整体与隔离通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体〔各局部〕间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离〞原那么。
【例1】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它两个粗糙斜面上分别放有质量为m1与m2两个木块b 与c ,如下图,m1>m2,三木块均处于静止,那么粗糙地面对于三角形木块〔 〕A .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C .有摩擦力作用,但摩擦力方向不能确定D .没有摩擦力作用【例2】有一个直角支架 AOB ,AO 水平放置,外表粗糙,OB 竖直向下,外表光滑,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,两环再次到达平衡,那么将移动后平衡状态与原来平衡状态比拟,AO杆对AOBP QP 环支持力N 与细绳上拉力T 变化情况是〔 〕A .N 不变,T 变大B .N 不变,T 变小C .N 变大,T 变大D .N 变大,T 变小【例3】如下图,设A 重10N ,B 重20N ,A 、B 间动摩擦因数为0.1,B 与地面摩擦因数为0.2.问:〔1〕至少对B 向左施多大力,才能使A 、B 发生相对滑动?〔2〕假设A 、B 间μ1=0.4,B 与地间μ2=0.l ,那么F 多大才能产生相对滑动?【例4】将长方形均匀木块锯成如下图三局部,其中B 、C 两局部完全对称,现将三局部拼在一起放在粗糙水平面上,当用与木块左侧垂直水平向右力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θ角及F 为,求A 与B 之间压力为多少?【例5】如下图,在两块一样竖直木板间,有质量均为m 四块一样砖,用两个大小均为F 水平力压木板,使砖静止不动,那么左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖摩擦力分别为A .4mg 、2mgB .2mg 、0C .2mg 、F A B C θ ABFmg D.4mg、mg【例6】如下图,两个完全一样重为G球,两球与水平地面间动摩擦因市委都是μ,一根轻绳两端固接在两个球上,在绳中点施加一个竖直向上拉力,当绳被拉直后,两段绳间夹角为θ。
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整体法和隔离法一、整体法整体法就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部物体之间的相互作用力。
当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。
运用整体法解题的基本步骤是:(1)明确研究的系统或运动的全过程;(2)画出系统或整体的受力图或运动全过程的示意图;(3)选用适当的物理规律列方程求解。
二、隔离法隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑该物体对其它物体的作用力。
为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。
运用隔离法解题的基本步骤是;(1)明确研究对象或过程、状态;(2)将某个研究对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔离出来;(3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;(4)选用适当的物理规律列方程求解。
三、应用整体法和隔离法解题的方法1、合理选择研究对象。
这是解答平衡问题成败的关键。
研究对象的选取关系到能否得到解答或能否顺利得到解答,当选取所求力的物体,不能做出解答时,应选取与它相互作用的物体为对象,即转移对象,或把它与周围的物体当做一整体来考虑,即部分的看一看,整体的看一看。
但整体法和隔离法是相对的,二者在一定条件下可相互转化,在解决问题时决不能把这两种方法对立起来,而应该灵活把两种方法结合起来使用。
为使解答简便,选取对象时,一般先整体考虑,尤其在分析外力对系统的作用(不涉及物体间相互作用的内力)时。
但是,在分析系统内各物体(各部分)间相互作用力时(即系统内力),必须用隔离法。
2、如需隔离,原则上选择受力情况少,且又能求解未知量的物体分析,这一思想在以后牛顿定律中会大量体现,要注意熟练掌握。
3、有时解答一题目时需多次选取研究对象,整体法和隔离法交叉运用,从而优化解题思路和解题过程,使解题简捷明了。
所以,注意灵活、交替地使用整体法和隔离法,不仅可以使分析和解答问题的思路与步骤变得极为简捷,而且对于培养宏观的统摄力和微观的洞察力也具有重要意义。
【例1】如图1-7-7所示,F1=F2=1N,分别作用于A、B两个重叠物体上,且A、B均保持静止,则A与B之间、B与地面之间的摩擦力分别为()A.1N,零B.2N,零C.1N,1N D.2N,1N【例2】用轻质细线把两个质量未知小球悬挂起来,如图1-7-3所示,今对小球a持续施加一个向左偏下30º的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30º的同样大的恒力,最后达到平衡,则表示平衡状态的图可能是()【例3】四个相同的、质量均为m的木块用两块同样的木板A、B夹住,使系统静止(如图1-7-4所示),木块间接触面均在竖直平面内,求它们之间的摩擦力。
补:若木块的数目为奇数呢?【例4】如图1-7-1所示,将质量为m1和m2的物体分别置于质量为M的物体两侧,三物体均处于静止状态。
已知m1>m2,α<ß,下述说法正确的是()A.m1对M的正压力大于m2对M的正压力B.m1对M的摩擦力大于m2对M的摩擦力C.水平地面对M的支持力一定等于(M+m1+m2)g图1-7-7DACB图1-7-3图1-7-4Amαß图1-7-1mMD.水平地面对M的摩擦力一定等于零补充:若m1、m2在M上匀速下滑,其余条件不变。
【例5】如图1-7-2,不计摩擦,滑轮重可忽略,人重600N,平板重400N ,如果人要拉住木板,他必须用力N。
补:人对平板的压力为N,若要维持系统平衡,人的重力不得小于N。
6.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18),现将P环向左移一小段距离,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比较,AO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变大D.N变大,T变小例7、如图7-1所示,两个完全相同重为G的球,两球与水平面间的动摩擦因数都是μ,一根轻绳两端固结在两个球上,在绳的中点施一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为θ。
问当F至少多大时,两球将发生滑动?提示:结合整体法和隔离法列平衡方程可很快求解例8、如图7-3所示,光滑的金属球B放在纵截面为等腰三角形的物体A与竖直墙壁之间,恰好匀速下滑,已知物体A的重力是B的重力的6倍,不计球跟斜面和墙壁之间摩擦,问:物体A与水平面之间的动摩擦因数μ是多少?提示:结合整体法(AB)和隔离法(B)列平衡方程求解。
9、如图⒁所示,一根长绳的两端系在A、D两点,绳上B、C两点各悬挂G=10N的重物,AB、CD绳和铅垂线夹角α、β分别为30°、60°,则三段中张力大小T AB=_____,T BC=_______,T CD=_______;BC段绳与铅垂线的夹角θ=__________。
10、如图(1)所示,光滑的两个球,直径均为d,置于直径为D的圆桶内,且d<D<2d。
在桶与球接触的三点A、B、C,受到的作用力大小分别为F1、F2、F3,如果将桶的直径加大,但仍小于2d,则F1、F2、F3的变化情况是()A、F1增大,F2不变,F3增大B、F1减小,F2不变,F3减小C、F1减小,F2减小,F3增大D、F1增大,F2减小,F3减小。
11、如图(2)所示,在光滑的水平面上,质量分别为M、m的两木块接触面与水平面的夹角为θ,用大小均为F的水平力第一次向右推A,第二次向左推B,两次推动均使A、B一起在水平面上滑动,设先后两次推动中,A、B间的作用力大小为N1与N2。
则有()A、N1∶N2=m∶MB、N1∶N2=mcosθ∶MsinθC、N1∶N2= M∶mD、N1∶N2=M cosθ∶m sinθ牛顿运动定律应用专题:整体法和隔离法解决连接体问题要点一整体法1.光滑水平面上,放一倾角为θ的光滑斜木块,质量为m的光滑物体放在斜面上,如图所示,现对斜面施加力F.(1)若使M静止不动,F应为多大?(2)若使M与m保持相对静止,F应为多大?图1-7-2 图18要点二隔离法2.如图所示,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,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的1/2,即a=g/2,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少?题型1 隔离法的应用【例1】如图所示,薄平板A长L=5 m,质量M=5 kg,放在水平桌面上,板右端与桌边缘相齐.在A上距其右端s=3 m处放一个质量m=2 kg的小物体B,已知A与B之间的动摩擦因数μ1=0.1,A、B两物体与桌面间的动摩擦因数μ2=0.2,最初系统静止.现在对板A向右施加一水平恒力F,将A从B下抽出(设B不会翻转),且恰使B停在桌面边缘,试求F的大小(取g=10 m/s2).题型2 整体法与隔离法交替应用【例2】如图所示,质量m=1 kg的物块放在倾斜角θ=37°的斜面上,斜面体的质量M=2 kg,斜面与物体间的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑.现对斜面体施加一水平推力F,要使物体m相对斜面静止,F应为多大?(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2)题型3 临界问题【例3】如图所示,有一块木板静止在光滑足够长的水平面上,木板的质量为M=4 kg,长度为L=1 m;木板的右端停放着一个小滑块,小滑块的质量为m=1 kg,其尺寸远远小于木板长度,它与木板间的动摩擦因数为μ=0.4,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:(1)为使木板能从滑块下抽出来,作用在木板右端的水平恒力F的大小应满足的条件.(2)若其他条件不变,在F=28 N的水平恒力持续作用下,需多长时间能将木板从滑块下抽出.1.如图所示,滑轮的质量不计,已知三个物体的质量关系是m1=m2+m3,这时弹簧秤的读数为T.若把物体m2从右边移到左边的物体m1上,弹簧秤的读数T将()A.增大B.减小C.不变D.无法确定2.如图所示,斜面体ABC置于粗糙的水平地面上,小木块m在斜面上静止或滑动时,斜面体均保持静止不动.下列哪种情况,斜面体受到地面向右的静摩擦力()A.小木块m静止在BC斜面上B.小木块m沿BC斜面加速下滑C.小木块m沿BA斜面减速下滑D.小木块m沿AB斜面减速上滑3.如图所示,在平静的水面上,有一长l=12 m的木船,木船右端固定一直立桅杆,木船和桅杆的总质量为m1=200 kg,质量为m2=50 kg的人立于木船左端,开始时木船与人均静止.若人匀加速向右奔跑至船的右端并立即抱住桅杆,经历的时间是2 s,船运动中受到水的阻力是船(包括人)总重的0.1倍,g取10 m/s2.求此过程中船的位移大小.4.如图所示,在长为L的均匀杆的顶部A处,紧密套有一小环,它们一起从某高处做自由落体运动,杆的B端着地后,杆立即停止运动并保持竖直状态,最终小环恰能滑到杆的中间位置.若环在杆上滑动时与杆间的摩擦力大小为环重力的1.5倍,求从杆开始下落到环滑至杆的中间位置的全过程所用的时间.练习一、选择题1.如图所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静皮肤止在木板上,木板和物块间有摩擦.现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,此后木板和物块相对于水平面的运动情况为( )A .物块先向左运动,再向右运动B .物块向右运动,速度逐渐增大,直到做匀速运动C .木板向右运动,速度逐渐变小,直到做匀速运动D .木板和物块的速度都逐渐变小,直到为零 2.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用劲度系数为k 的轻质弹簧相连的物块A 、B ,质量均为m ,开始时两物块均处于静止状态.现下压A 再静止释放使A 开始运动,当物块B 刚要离开挡板时,A 的加速度的大小和方向为( )A .0B .2g sin θ,方向沿斜面向下C .2g sin θ,方向沿斜面向上D .g sin θ,方向沿斜面向下3.如图所示是一种升降电梯的示意图,A 为载人箱,B 为平衡重物,它们的质量均为M ,上下均由跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引下使电梯上下运动.如果电梯中人的总质量为m ,匀速上升的速度为v ,电梯即将到顶层前关闭电动机,依靠惯性上升h 高度后停止,在不计空气和摩擦阻力的情况下,h 为( )A.v 22g B .(M +m )v 22mg C.(M +m )v 2mg D.(2M +m )v 22mg4.如图所示,小物块A 质量为M =10kg ,B 质量为m =2.5kg.A 、B 用一轻绳连接跨过无阻力的定滑轮且处于静止状态.A 与平台间动摩擦因数μ=0.25(与最大静摩擦因数相等).现用竖直向上的力F 拉A ,且F 由零线性增大至100N 的过程中,B 的下降高度恰为h =2m ,(A 未与滑轮相碰)则上述过程中的最大速度为(g =10m/s 2). ( )A .1m/sB .2m/sC .3m/sD .05.如图所示,某斜面体由两种材料拼接而成,BC 界面平行于底面DE ,两侧面与水平面夹角分别为30°和60°.已知一物体从A 点静止下滑,加速至B 点,匀速至D点.若该物块静止从A 点沿另一侧面下滑,则有( )A .一直加速运动到E ,但AC 段的加速度比CE 段小B .AB 段的运动时间大于AC 段的运动时间C .将加速至C 点,匀速至E 点D .通过C 点的速率等于通过B 点的速率6.一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮,绳的一端系一质量m =15kg 的重物.重物静止于地面上,有一质量m 1=10kg 的猴子,从绳的另一端沿绳向上爬,如图所示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面的条件下,猴子向上爬的最大加速度为(g 取10m/s 2) ( )A .25m/s 2B .5m/s 2C .10m/s 2D .15m/s 27.如图(a)所示,水平面上质量相等的两木块A 、B 用一轻弹簧相连接,整个系统处于平衡状态.现用一竖直向上的力F 拉动木块A ,使木块A 向上做匀加速直线运动,如图(b)所示.研究从力F 刚作用在木块A 的瞬间到木块B 刚离开地面的瞬间这个过程,并且选定这个过程中木块A 的起始位置为坐标原点,则下图所示的图象中可以表示力F 和木块A 的位移x 之间关系的是( )8.如图所示的弹簧秤质量为m ,挂钩下面悬挂一个质量为m 0的重物,现用一方向竖直向上的外力F 拉着弹簧秤,使其向上做匀加速直线运动,则弹簧秤的示数与拉力F 之比为( )A .m 0:mB .m :m 0C .m 0:(m +m 0)D .m :(m -m 0)9.如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m 0的秤盘,盘中有物体质量为m ,当盘静止时,弹簧伸长为l ,现向下拉盘使弹簧再伸长Δl 后停止,然后松开手,设弹簧总处在弹性限度内,则刚松开手时盘对物体的支持力等于 ( )A .(1+Δll )(m +m 0)gB .(1+Δll )mgC.Δll mg D.Δll (m +m 0)g10.如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m 和2m 的四个木块,其中两个质量为m 的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是μmg .现用水平拉力F 拉其中一个质量为2m 的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对m 的最大拉力为 ( )A.3μmg 5B.3μmg 4C.3μmg 2 D .3μmg二、论述、计算题11.如图所示,把长方体分割成A 、B 两斜面体,质量分别为m A 和m B ,切面与水平桌面成θ角.两斜面体切面光滑,桌面也光滑.求水平推力在什么范围内,A 不会相对B 滑动?12.如图所示,在光滑的桌面上叠放着一质量为m A =2.0kg 的薄木板A 和质量为m B =3kg 的金属块B .A 的长度L =2.0m.B 上有轻线绕过定滑轮与质量为m C =1.0kg 的物块C 相连.B 与A 之间的动摩擦因数μ=0.10,最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态,绳被拉直,B 位于A 的左端(如图),然后放手,求经过多长时间B 从A 的右端脱离(设A 的右端距离滑轮足够远,取g =10m/s 2).13.一个质量为0.2kg 的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图所示,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,当斜面以10m/s 2的加速度向右做加速运动时,求绳的拉力及斜面对小球的弹力.(g 取10m/s 2)。