高考-高中物理-力学专题-整体法和隔离法

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高考物理解题方法:隔离法和整体法

高考物理解题方法:隔离法和整体法

高考物理解题方法:隔离法和整体法
高考物理解题方法:隔离法和整体法
隔离法和整体法
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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、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:
(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时常用。

高中物理整体法及隔离法

高中物理整体法及隔离法

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【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。

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【解析】隔离法:设PQ 与OA 的夹角为α,对P 有: mg +Tsin α=N 对Q 有:Tsin α=mg所以 N=2mg , T=mg/sin α 故N 不变,T 变大.答案为B整体法:选P 、Q 整体为研究对象,在竖直方向上受到的合外力为零,直接可得N=2mg ,再选P 或Q 中任一为研究对象,受力分析可求出T=mg/sin α【点评】为使解答简便,选取研究对象时,一般优先考虑整体,若不能解答,再隔离考虑. 【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?【解析】(1)设A 、B 恰好滑动,则B 对地也要恰好滑动,选A 、B为研究对象,受力如图,由平衡条件得: F=f B +2T选A 为研究对象,由平衡条件有T=f A f A =0.1×10=1N f B =0.2×30=6N F=8N 。

高考物理方法应用系列-整体法与隔离法-专题练习三(解析版)

高考物理方法应用系列-整体法与隔离法-专题练习三(解析版)

高考物理方法应用系列-整体法与隔离法-专题练习三一、计算题1.如图所示,物体A、B叠放在水平桌面上,A与B接触面之间的动摩擦因数为0.1,B与地面的动摩擦因数为0.2,A物体的重力是50N,B的重力为100N,A的左端用水平细线拉住,细线另一端固定于墙上.(1)现用水平力F将物体B从A下方匀速拉出,求水平拉力F的大小;(2)如果在A物体上再放一个50N重的物体C,且假设A与B之间,B与地面之间最大静摩擦力均等于滑动摩擦力,则通过计算说明,用一个水平拉力F=46N能否将B从A下方拉出.【答案】(1)35N (2)不能将B从A下方拉出【解析】【分析】(1)对物体B受力分析,受重力、支持力、拉力、A对B的滑动摩擦力,地面对B的滑动摩擦力,根据平衡条件列式求解拉力;(2)在A物体上再放一个50N重的物体C,AC整体对B的压力增加,ABC整体对地面的压力也增加,求解出AB间、B与地面间的最大静摩擦力,根据平衡条件列式分析.【详解】(1)物体A对B的压力等于重力,为50N,故f AB=μ1G A=0.1×50=5N,物体AB整体对地面压力等于重力,为150N,故f BD=μ2(G A+G B)=0.2×(50+100)=30N,对B分析,受重力、支持力、支持力和两个向左的摩擦力,根据平衡条件,有:F=f AB+f BD=5N+30N=35N;(2)在A物体上再放一个50N重的物体C,AC整体对B的压力为100N,故AB间的最大静摩擦力大小为:f AB′=μ1(G A+G C)=0.1×(50+50)N=10N,物体AB整体对地面压力等于重力,为200N,故f BD′=μ2(G A+G B+G C)=0.2×(50+100+50)N=40N,故如果将物体拉出,拉力的最小值为:F min=f AB′+f BD′=10N+40N=50N>46N,故用46N的力无法将物体拉出;【点睛】本题是力平衡问题,关键是采用整体法和隔离法灵活选择研究对象,根据平衡条件列式求解.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.有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用.2.如图所示,某人用轻绳牵住一只质量m=0.6kg的氢气球,因受水平风力的作用,系氢气球的轻绳与水平方向成37°角.已知空气对气球的浮力为15N,人的质量M=50kg,且人受的浮力忽略不计(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:(1)水平风力的大小;(2)人对地面的压力大小;(3)若水平风力增强,人对地面的压力如何变化?(要求说明理由)【答案】(1)12N (2)491N (3)若水平风力增强,人对地面的压力不变【解析】试题分析:(1)对气球受力分析应用平衡条件可求水平风力的大小;(2)当风力变大时我们可以通过选整体为研究对象来判断人对地面压力的变化.解:(1)对氢气球进行受力分析如图,设氢气球受绳子拉力为T,水平风力为F风,由平衡条件列式:竖直方向:F浮=mg+Tsin37°;水平方向:F风=Tcos37°;解得:F风=12N,T=15N.(2)把人与气球视为整体,受力分析可得:N=mg+Mg﹣F浮,若风力增强,人对地面压力不变.答:(1)气球的受力分析图,如图所示,水平风力的大小为12N;(2)若水平风力增强,人对地面的压力不变.【点评】对气球和人进行受力分析,运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题.选择合适的研究对象是关键,如何选择需要再做题中不断积累经验.3.如图所示,物体A 、B 叠放在倾角为α=37°的斜面上.A 、B 的质量分别为m A =2kg ,m B =2.5kg .A 、B 之间的动摩擦因数μ1=0.5,B 与斜面之间的动摩擦因数μ2=0.4.拉着物体A 的绳子沿水平方向固定在斜面顶端.现在用平行斜面向下的拉力F 把B 物体匀速拉动(A 静止).求(1)A 、B 之间滑动摩擦力的大小; (2)所需拉力F 的大小.【答案】(1)T=40N ,f=20N (2)29N 【解析】试题分析:(1)对A 进行分析根据平衡条件可以得到:cos sin A T f G αα=+,sin cos N A F T G αα=+,N f F μ= 得sin cos 40cos sin T mgN αμααμα+==-,20f N =。

专题01隔离法和整体法-高中物理八大解题方法

专题01隔离法和整体法-高中物理八大解题方法

专题01隔离法和整体法-高中物理八大解题方法隔离法和整体法是高中物理中常用的解题方法之一、在解题的过程中,有时我们需要将问题进行隔离,逐步分析求解;而有时候我们又需要将问题作为一个整体考虑,从整体出发进行分析和求解。

隔离法是指通过将问题进行隔离,将其划分为多个独立、相对简单的小问题进行逐步求解。

这种方法适用于问题比较复杂,需要进行多次分析和求解的情况。

例如,在力学中,我们经常会遇到复杂的力的合成和分解问题。

此时,我们可以通过将力进行分解成多个独立的分力,分别分析并求解每个分力的作用,最后再将各个分力的作用结果进行合成,得到最终的结果。

整体法则是指将问题看作一个整体,从整体出发进行分析和求解。

这种方法适用于问题比较简单,无需进行多次分析和求解的情况。

例如,在电路中,我们经常会遇到串联和并联电路的问题。

此时,我们可以将串联电路看作一个整体,总电压等于各个电压的代数和;将并联电路看作一个整体,总电流等于各个电流的代数和。

通过这种整体法,我们可以更加简洁和快速地求解问题。

在解题过程中,我们需要根据具体问题的要求和条件选择合适的解题方法。

有时候可能需要同时运用隔离法和整体法。

例如,在力学中,当我们需要求解多个力的合力时,可以首先使用隔离法将问题分解为每个力的分解,并分别求解每个分力的作用;然后再使用整体法将各个分力的作用结果进行合成,得到最终的合力。

总之,隔离法和整体法是高中物理中常用的解题方法,具有较强的普适性和实用性。

在解题过程中,我们应根据具体问题的要求和条件进行选择和运用,以期更有效地解决物理问题。

力学专题:整体法和隔离法

力学专题:整体法和隔离法

专题整体法和隔离法法。

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。

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。

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。

由平衡条件有垂直斜面方向:①平行斜面方向:②再对斜面体受力分析,如图乙所示,由平衡条件有水平方向:③竖直方向:④结合牛顿第三定律知⑤联立以上各式,可得地面对斜面体的摩擦力,方向水平向左;地面对斜面体的支持力,方向竖直向上。

(2)整体法:因本题没有要求求出物体和斜面体之间的相互作用力,而且两个物体均处于平衡状态(尽管一个匀速运动,一个静止),故可将物体和斜面体视为整体,作为一个研究对象来研究,其受力如图丙所示,由平衡条件有:水平方向:⑤竖直方向:⑥将题给数据代入,求得比较上面两种解法,整体法的优点是显而易见的。

但并非所有情况都可以用整体法,当要求出物体之间的相互作用力时,则必须用隔离法求出物体间的相互作用力,因为整体法不能暴露出物体之间的相互作用力。

例2. 如图2所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为m的四块完全相同的砖,用两个同样大小的水平力压木板,使砖静止不动。

小力学专题3 整体法与隔离法—2021届高三物理一轮复习讲义

小力学专题3  整体法与隔离法—2021届高三物理一轮复习讲义

专题3 整体法与隔离法1. 整体法和隔离法:连接体、叠加问题首先想到整体隔离法,尤其是求底层物体与地面、墙壁等接触的摩擦力与弹力问题时,优先选择整体法,对于力少的物体采用隔离法分析;①初级整体法:系统各个物体都处于平衡状态,例如一个物体匀速,一个静止,分析整体合力为0;②中级整体法:系统各个物体有共同的加速度,一般先隔离系统一部分求到加速度,再对整体用牛二;(牛顿定律中会详细分析)③一些物体是平衡的,一些物体有加速度;∑ F 外⋅⋅⋅+++= 332211a m a m a m或者∑ F 外x ⋅⋅⋅+++=3x 32x 21x 1a m a m a m , ∑F 外y ⋅⋅⋅+++= 3y 32y 21y 1a m a m a m 。

2.整体法的口诀整体法的三个层次:初级-中级-高级外力整体内隔离,优先分析简单体;初级整体都平衡,中级整体共加速;高级整体随意用,矢量性与系统性。

注意:内力与外力、天生的外力初级整体例1.如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为()A.3∶4B.4∶3C.1∶2D.2∶1例2.质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如图3所示,a受到斜向上与水平面成θ角的力F 作用,b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则()A.b对a的支持力一定等于mgB.水平面对b的支持力可能大于2mgC.a、b之间一定存在静摩擦力D.b与水平面之间可能存在静摩擦力例3.a、b两个质量相同的球用线连接,a球用线挂在天花板上,b球放在光滑斜面上,系统保持静止,以下图示哪个是正确的()例4.(多选)如图所示,质量为m、顶角为α的直角劈和质量为M的正方体放在两竖直墙和一水平面间,处于静止状态。

若不计一切摩擦,则()A.水平面对正方体的弹力大小为(M+m)gB.墙面对正方体的弹力大小为mgtan αC.正方体对直角劈的弹力大小为mg cos αD.直角劈对墙面的弹力大小为mg sin α例5.如图所示,两个光滑金属球a、b置于一个桶形容器中,两球的质量m a>m b,对于图中的两种放置方式,下列说法正确的是()A.两种情况对于容器左壁的弹力大小相同B.两种情况对于容器右壁的弹力大小相同C.两种情况对于容器底部的弹力大小相同D.两种情况两球之间的弹力大小相同例6.如图所示,水平地面粗糙,竖直墙面光滑,A是一个光滑圆球,B是与A半径相等的半圆球,A、B均保持静止。

高中物理力学方法-整体法 隔离法

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。

高中物理复习:解答物理问题的10种思想方法

高中物理复习:解答物理问题的10种思想方法

高中物理复习:解答物理问题的10种思想方法专题概述现如今,高考物理愈来愈注重考查考生的能力和科学素养,其命题愈加明显地渗透着对物理思想、物理方法的考查.在平时的复习备考过程中,物理习题浩如烟海,千变万化,我们若能掌握一些基本的解题思想,就如同在开启各式各样的“锁”时,找到了一把“多功能的钥匙”.思想方法1:整体法、隔离法1.整体法和隔离法的选用原则(1)如果动力学系统各部分运动状态相同,求解整体的物理量优先考虑整体法;如果要求解系统各部分的相互作用力,再用隔离法.(2)如果系统内部各部分运动状态不同,一般选用隔离法.2.在比较综合的问题中往往两种方法交叉运用,相辅相成,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体问题具体分析,灵活运用.如图所示,质量均为m 的斜面体A 、B 叠放在水平地面上,A 、B 间接触面光滑,用一与斜面平行的推力F 作用在B 上,B 沿斜面匀速上升,A 始终静止.若A 的斜面倾角为θ,下列说法正确的是( )A .F =mg tan θB .A 、B 间的作用力为mg cos θC .地面对A 的支持力大小为2mgD .地面对A 的摩擦力大小为F解析:B 以B 为研究对象,在沿斜面方向、垂直于斜面方向根据平衡条件求得F =mg sin θ,支持力N =mg cos θ,故A 错误,B 正确;以整体为研究对象,根据平衡条件可得地面对A 的支持力大小为F N =2mg -F sin θ,地面对A 的摩擦力大小为f =F cos θ,故C 、D 错误.思想方法2:估算与近似计算1.物理估算题,一般是指依据一定的物理概念和规律,运用物理方法和近似计算方法,对所求物理量的数量级或物理量的取值范围,进行大致的、合理的推算.物理估算是一种重要的方法,有的物理问题,在符合精确度的前提下可以用近似的方法便捷处理;有的物理问题,由于本身条件的特殊性,不需要也不可能进行精确计算.在这些情况下,估算就很实用.2.估算时经常用到的近似数学关系(1)角度θ很小时,弦长近似等于弧长.(2)θ很小时,sin θ≈θ,tan θ≈θ,cos θ≈1.(3)a ≫b 时,a +b ≈a ,1a +1b ≈1b. 3.估算时经常用到的一些物理常识数据解题所需数据,通常可从日常生活、生产实际、熟知的基本常数、常用关系等方面获取,如成人体重约600 N ,汽车速度约10~20 m/s ,重力加速度约为10 m/s 2……引体向上是中学生体育测试的项目之一,引体向上运动的吉尼斯世界纪录是53次/分钟.若一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上,该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于( )A .5 WB .20 WC .100 WD .400 W解析:C 学生体重约为50 kg ,每次引体向上上升的高度约为0.5 m ,引体向上一次克服重力做功为W =mgh =50×10×0.5 J =250 J ,全过程克服重力做功的平均功率为P =nW t=12×250 J 30 s=100 W ,故C 正确,A 、B 、D 错误. 思想方法3:控制变量法在比较复杂的物理问题中,某一物理量的变化可能与多个变量均有关,定性分析或定量确定因变量与自变量的关系时,常常需要用到控制变量法,即先保持其中一个量不变,研究因变量与另外一个变量的关系,如研究加速度与质量和合外力的关系时,先保持物体的质量不变,研究加速度与合外力的关系,再保持合外力不变,研究加速度与物体质量的关系,最终通过数学分析,得到加速度与质量和合外力的关系.如果有三个或三个以上的自变量,需要控制不变的量,做到变量每次只能有一个.在研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些因素有关的实验中,得到的实验数据记录在下面的表格中(水的密度为ρ0=1.0×103 kg/m 3). 次序固体颗粒的半径 r /(×10-3 m) 固体颗粒的密度 ρ/(×103 kg ·m -3) 匀速下沉的速度 v /(m ·s -1) 10.50 2.0 0.55 21.002.0 2.20 31.502.0 4.95 40.50 3.0 1.10 51.00 3.0 4.40 60.50 4.0 1.65 7 1.00 4.0 6.60 颗粒的半径r 的关系:v 与________(填“r ”或“r 2”)成正比.(2)根据以上1、4、6组实验数据,可知球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度v 与水的密度ρ0、固体的密度ρ的关系:v 与________(填“ρ”或“ρ-ρ0”)成正比.(3)综合以上实验数据,推导球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度与水的密度、固体的密度、固体颗粒的半径的关系表达式v =________,比例系数可用k 表示.解析:(1)由控制变量法容易得出,当ρ一定时,从表格中1、2、3组数据可以得出结论:v ∝r 2.(2)观察表格中的1、4、6组数据,当r 一定时,v 和ρ的关系难以立即判断,因此需要换个角度考虑.当r 一定时,在每个ρ值后都减去1.0×103 kg/m 3(即水的密度),得到的数值与v 成正比,即v ∝(ρ-ρ0).(3)综合以上实验数据,可推导出球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度与水的密度、固体的密度、固体颗粒的半径的关系表达式:v =kr 2(ρ-ρ0),k 为比例系数.答案:(1)r 2 (2)ρ-ρ0 (3)k (ρ-ρ0)r 2思想方法4:对称思想对称是一种美,只要对称,必有相等的某些量存在.对称法是从对称的角度研究、处理物理问题的一种思维方法,时间和空间上的对称,表明物理规律在某种变换下具有不变的性质.用这种思维方法来处理问题可以开拓思路,使复杂问题的求解变得简捷.高中物理中的对称主要有受力对称和运动对称.电场中等量电荷产生的电场具有对称性,带电粒子在匀强有界磁场中的运动轨迹具有对称性,简谐运动和波在时间和空间上具有对称性,光路具有对称性……解题时,要充分利用这些特点.如图所示,挂钩连接三根长度均为L 的轻绳,三根轻绳的另一端与一质量为m 、直径为1.2L 的水平圆环相连,连接点将圆环三等分,在轻绳拉力作用下圆环以加速度a =12g 匀加速上升,已知重力加速度为g ,则每根轻绳上的拉力大小为( )A.512mg B .59mg C.58mg D .56mg 解析:C 设每根轻绳与竖直方向的夹角为θ,由几何关系可知sin θ=0.6,则cos θ=0.8;对圆环进行受力分析,由牛顿第二定律有3T cos θ-mg =ma ,解得T =58mg ,故选C. 思想方法5:分解思想有些物理问题的运动过程、情景较为复杂,在运用一些物理规律或公式不奏效的情况下,将物理过程按照事物发展的顺序分成几段熟悉的子过程来分析,或者将复杂的运动分解成几个简单或特殊的分运动(如匀速直线运动、匀变速直线运动、圆周运动等)来考虑,往往能事半功倍.某弹射管每次弹出的小球速度相等.在沿光滑竖直轨道自由下落过程中,该弹射管保持水平,先后弹出两只小球.忽略空气阻力,两只小球落到水平地面的( )A .时刻相同,地点相同B .时刻相同,地点不同C .时刻不同,地点相同D .时刻不同,地点不同解析:B 弹射管沿光滑竖直轨道自由下落,向下的加速度大小为g ,且下落时保持水平,故先后弹出的两只小球在竖直方向的分速度与弹射管的分速度相同,即两只小球同时落地;又两只小球先后弹出且水平分速度相等,故两只小球在空中运动的时间不同,则运动的水平位移不同,落地点不同,选项B 正确.思想方法6:数形结合的思想数形结合的思想,就是把物体的空间形式和数量关系结合起来进行考查,通过“数”与“形”之间的对应和转化来解决问题的思想,其实质是把抽象的数学语言、数量关系与直观的图形结合起来,把抽象思维和形象思维结合起来.数形结合的思想,一方面可以以“形”助“数”,实现抽象概念与具体形象的联系与转化,化抽象为直观,化难为易;另一方面可以以“数”解“形”,可以由数入手,将有些涉及图形的问题转化为数量关系来研究,对图形做精细的分析,从而使人们对直观图形有更精确、理性的理解.一弹簧秤的秤盘质量为m 1,盘内放一质量为m 2的物体,弹簧质量不计,其劲度系数为k ,系统处于静止状态,如图所示.t 0时刻给物体施加一个竖直向上的力F ,使物体从静止开始向上做加速度为a 的匀加速直线运动,经2 s 物体与秤盘脱离,用F N 表示物体与秤盘间的相互作用力的大小,已知重力加速度大小为g ,则下列F 和F N 随时间变化的关系图像正确的是( )解析:C 对秤盘和物体整体分析,系统处于静止状态时,弹簧形变量为x 0,利用牛顿第二定律得,kx 0=(m 1+m 2)g ,F +kx -(m 1+m 2)g =(m 1+m 2)a ,又x =x 0-12a (t -t 0)2,解上述两式得F =(m 1+m 2)a +12ka (t -t 0)2,所以选项A 、B 错误;以物体为研究对象,物体静止时,F N =m 2g ,运动后对秤盘受力分析,利用牛顿第二定律得kx -m 1g -F N =m 1a ,F N =m 2g -m 1a -12ka (t -t 0)2,所以选项C 正确,D 错误. 思想方法7:特殊值法与极限法在中学物理问题中,有一类问题具有这样的特点,如果从题中给出的条件出发,需经过较复杂的计算才能得到结果的一般形式,并且条件似乎不足,使得结果难以确定,这时我们可以尝试采用极限思维的方法,将其变化过程引向极端的情况,就能把比较隐蔽的条件或临界现象暴露出来,从而有助于结论的迅速取得.对于某些具有复杂运算的题目,还可以通过特殊值验证的方法排除错误选项,提高效率.图示为一个内、外半径分别为R 1和R 2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ.取环面中心O 为原点,以垂直于环面的轴线为x 轴.设轴上任意点P 到O 点的距离为x ,P 点电场强度的大小为E .下面给出E 的四个表达式(式中k 为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的场强E ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,E 的合理表达式应为( )A .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫R 1x 2+R 21-R 2x 2+R 22x B .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+R 21-1x 2+R 22x C .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫R 1x 2+R 21+R 2x 2+R 22x D .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+R 21+1x 2+R 22x 解析:B 当R 1=0时,带电圆环演变为带电圆面,则中心轴线上任意一点的电场强度的大小E 不可能小于0,而A 项中,E <0,故A 错误;当x →∞时E →0,而C 项中E =2πk σ·⎝ ⎛⎭⎪⎫ R 21x 2x 2+R 21+ R 22x 2x 2+R 22=2πk σ·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫ 11x 2+1R 21+ 11x 2+1R 22,x →∞时,E →2πk σ(R 1+R 2),同理可知D 项中x →∞时,E →4πk σ,故C 、D 错误;所以正确选项只能为B.思想方法8:等效思想1.等效法是科学研究中重要的思维方法之一,所谓等效法就是在保证某方面效果相同的前提下,用熟悉和简单的物理对象、过程、现象替代实际上陌生和复杂的物理对象、过程、现象的方法.例如:合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻等.利用等效法不但能将问题、过程由繁变简、由难变易,由具体到抽象,而且能启迪思维,增长智慧,从而提高能力.2.运用等效法解决实际问题时,常见的有:过程等效、概念等效、条件等效、电器元件等效、电路等效、长度等效、场等效等.在运用等效法时,一定要注意必须是在效果相同的前提下,讨论两个不同的物理过程或物理现象的等效及物理意义.若在运用等效法解决问题时,不抓住效果相同这个条件,就会得出错误的结论.近年来,含有等效法思维方式的试题在高考中频频出现,主要考查物理模型等效、过程等效、条件等效、电路等效等.如图所示,在方向水平向左、范围足够大的匀强电场中,固定一由内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD ,圆弧的圆心为O ,竖直半径OD =R ,B 点和地面上A 点的连线与地面成θ=37°角,AB =R .一质量为m 、电荷量为q 的小球(可视为质点)从地面上A 点以某一初速度沿AB 方向做直线运动,恰好无碰撞地从管口B 进入管道BD 中,到达管中某处C (图中未标出)时恰好与管道间无作用力.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小为g .求:(1)匀强电场的场强大小E 和小球到达C 处时的速度大小v ;(2)小球的初速度大小v 0以及到达D 处时的速度大小v D .解析:(1)小球做直线运动时的受力情况如图甲所示,小球带正电,则qE =mg tan θ,得E =4mg 3q, 小球到达C 处时电场力与重力的合力恰好提供小球做圆周运动的向心力,如图乙所示,OC ∥AB ,则mg sin θ=m v 2R得v = 53gR . (2)小球“恰好无碰撞地从管口B 进入管道BD ”,说明AB ⊥OB小球从A 点运动到C 点的过程,根据动能定理有-mg sin θ·2R =12m v 2-12m v 20得v 0=253gR , 小球从C 处运动到D 处的过程,根据动能定理有mg sin θ(R -R sin θ)=12m v 2D -12m v 2, 得v D =3gR .答案:(1)4mg 3q 53gR (2) 253gR 3gR思想方法9:微元累积法高中物理中有很多复杂模型不能直接用已有知识和方法解决,可以在对问题做整体的考察后,选取该问题过程中的某一微小单元进行分析,通过对微元的物理分析和描述,找出该微元所具有的物理性质和运动变化规律,从而获得解决该物理问题整体的方法.比如,物体做变加速运动时,若从整体着手研究,则难以在高中物理层面展开,不过当我们用过程微元法,把物体的运动过程按其经历的位移或时间等分为多个小量,将每个微元过程近似为高中物理知识所能处理的过程,在得出每个微元过程的相关结果后,再进行数学求和,这样就能得到物体复杂运动过程的规律.再比如研究对象难以选择的情形,可以把实体模型等分为很多很多的等份,变成一个理想化模型,如刚体可以等分成无数个质点、带电体可以等分成很多点电荷来研究,先研究其中一份,再研究个体与整体的关系,运用物理规律,辅以数学方法求解,由此求出整体受力或运动情况,在中学阶段比较常见的有流体或类似流体问题、链条类的连续体模型等.如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B =0.5 T .在匀强磁场区域内,同一水平面内有一对足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距L =1 m ,电阻可忽略不计.质量均为m =1 kg 、电阻均为R =2.5 Ω的金属导体棒MN 和PQ 垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好.先将PQ 暂时锁定,金属棒MN 在垂直于棒的拉力F 作用下,由静止开始以加速度a =0.4 m/s 2向右做匀加速直线运动,5 s 后保持拉力F 的功率不变,直到棒以最大速度v m 做匀速直线运动.(1)求棒MN 的最大速度v m ;(2)当棒MN 达到最大速度v m 时,解除PQ 锁定,同时撤去拉力F ,两棒最终均匀速运动.求解除棒PQ 锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热;(3)若PQ 始终不解除锁定,当棒MN 达到最大速度v m 时,撤去拉力F ,棒MN 继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)解析:(1)棒MN 做匀加速直线运动,5 s 时的速度为:v =at 1=2 m/s此时对棒MN 由牛顿第二定律得:F -BIL =ma棒MN 做切割磁感线运动,产生的感应电动势为:E =BL v在两棒组成的回路中,由闭合电路欧姆定律得:I =E 2R联立并代入数据解得:F =0.5 N5 s 时拉力F 的功率为:P =F v联立并代入数据解得:P =1 W棒MN 最终做匀速直线运动,则有:P v m-BI m L =0, 其中I m =BL v m 2R联立并代入数据解得:v m =2 5 m/s.(2)解除棒PQ 锁定后,两棒运动过程中动量守恒,最终两棒以相同的速度做匀速运动,设速度大小为v ′,以水平向右为正方向,则有:m v m =2m v ′设从解除棒PQ 锁定到两棒达到相同速度的过程中,两棒共产生的焦耳热为Q ,由能量守恒定律可得:Q =12m v 2m -12×2m v ′2 联立并代入数据解得:Q =5 J.(3)以棒MN 为研究对象,设某时刻棒中电流为i ,在极短时间Δt 内,由动量定理得:-BiL Δt =m Δv对式子两边求和有:∑(-BiL Δt )=∑(m Δv )而Δq =i Δt联立解得:BLq =m v m又对于电路有:q =It =E 2Rt 设棒MN 继续运动距离为x 后停下来,由法拉第电磁感应定律得:E =BLx t联立得q =BLx 2R代入数据解得:x =2Rq BL =2Rm v m B 2L 2=40 5 m. 答案:(1)2 5 m/s (2)5 J (3)40 5 m思想方法10:守恒思想物理学中最常用的一种思维方法——守恒.高中物理涉及的守恒定律有能量守恒定律、动量守恒定律、机械能守恒定律、质量守恒定律、电荷守恒定律等,它们是我们处理高中物理问题的主要工具.如图所示,长R =0.6 m 的不可伸长的细绳一端固定在O 点,另一端系着质量m 2=0.1 kg 的小球B ,小球B 刚好与水平面相接触.现使质量m 1=0.3 kg 的物块A 沿光滑水平面以v 0=4 m/s 的速度向B 运动并与B 发生弹性正碰,A 、B 碰撞后,小球B 能在竖直平面内做圆周运动.已知重力加速度g =10 m/s 2,A 、B 均可视为质点,试求:(1)在A 与B 碰撞后瞬间,小球B 的速度v 2的大小;(2)小球B 运动到最高点时对细绳的拉力.解析:(1)物块A 与小球B 碰撞时,由动量守恒定律和机械能守恒定律有: m 1v 0=m 1v 1+m 2v 212m 1v 20=12m 1v 21+12m 2v 22 解得碰撞后瞬间物块A 的速度v 1=m 1-m 2m 1+m 2v 0=2 m/s 小球B 的速度v 2=2m 1m 1+m 2v 0=6 m/s (2)碰撞后,设小球B 运动到最高点时的速度为v ,则由机械能守恒定律有: 12m 2v 22=12m 2v 2+2m 2gR 又由向心力公式有:F +m 2g =m 2v 2R联立解得F =1 N ,由牛顿第三定律知小球B 对细绳的拉力F ′=F =1 N.答案:(1)6 m/s (2)1 N。

(完整)高一物理整体法和隔离法

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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。

(完整)高中物理八大解题方法之一:隔离法和整体法.docx

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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。

高考物理——相互作用之整体法和隔离法应用(含答案)

高考物理——相互作用之整体法和隔离法应用(含答案)

高考物理——相互作用1 如图所示,倾角为θ的斜面体C置于水平面上,B置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,A、B、C都处于静止状态.则()A.物块B、C间的摩擦力一定不为零B.斜面体C受到水平面的摩擦力一定为零C.不论B、C间摩擦力大小、方向如何,水平面对C的摩擦力方向一定向左D.水平面对C的支持力与B、C的总重力大小相等答案:C 2如图所示,一根铁链一端用细绳悬挂于A点,为了测量这个铁链的质量,在铁链的下端用一根细绳系一质量为m的小球,待整个装置稳定后,测得两细绳与竖直方向的夹角为α和β,若tanα:tanβ=1:3,则铁链的质量为()A.m B.2m C.3m D.4m答案:B3如图所示,物体甲和物体乙通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,斜面体固定,甲、乙处于静止状态。

下列说法正确的是()A.甲一定受到沿斜面向上的摩擦力B.甲一定受到沿斜面向下的摩擦C.甲的质量可能等于乙的质量D.甲的质量一定大于乙的质量答案:C4如图所示,水平固定且倾角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)的光滑斜面上有两个质量均为m=1 kg的小球A、B,它们用劲度系数为k=200 N/m的轻质弹簧连接,弹簧的长度为l0=20 cm,现对B 施加一水平向左的推力F,使A、B均在斜面上以加速度a=4 m/s2向上做匀加速运动,此时弹簧的长度l和推力F的大小分别为()A.0.15 m,25 N B.0.25 m,25 NC.0.15 m,12.5 N D.0.25 m,12.5 N答案:B5如图所示,顶端装有光滑定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上,A、B两物体通过轻质细绳连接,并处于静止状态。

现用水平向右的力F将物体B缓慢拉动一定的距离(斜面体与物体A始终保持静止)。

在此过程中,下列判断正确的是()A.水平力F大小不变B.物体A所受斜面体的摩擦力逐渐变大C.斜面体所受地面的支持力逐渐变大 D.斜面体所受地面的摩擦力逐渐变大答案:D6如图,穿在一根光滑的固定杆上的两个小球A和B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端,杆与水平面成θ=37°,不计所有摩擦。

高中物理整体法及隔离法

高中物理整体法及隔离法

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;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 解析隔离法:设PQ 与OA 的夹角为α,对P 有: mg +Tsinα=N 对Q 有:Tsinα=mg所以 N=2mg, T=mg/sinα 故N 不变,T 变大.答案为B整体法:选P 、Q 整体为研究对象,在竖直方向上受到的合外力为零,直接可得N=2mg,再选P 或Q 中任一为研究对象,受力分析可求出T=mg/sinα点评为使解答简便,选取研究对象时,一般优先考虑整体,若不能解答,再隔离考虑. 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解析1设A 、B 恰好滑动,则B 对地也要恰好滑动,选A 、B 为研究对象,受力如图,由平衡条件得:BAOBPQF=f B +2T选A 为研究对象,由平衡条件有T=f A f A =0.1×10=1N f B =0.2×30=6N F=8N; 2同理F=11N;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 sinθ 即:F 1=Fsinθ/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; 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 、2mgB .2mg 、0C .2mg 、mgD .4mg 、mg解析设左、右木板对砖摩擦力为f1,第 3块砖对第2块砖摩擦为f2,则对四块砖作整体有:2f1=4mg,∴ f1=2mg;对1、2块砖平衡有:f1+f2=2mg,∴ f2=0,故B 正确;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Tsinθ/2=μN ② 2·Tcosθ/2=F ③ ①②③联立解之;例7如图所示,重为8N 的球静止在与水平面成370角的光滑斜面上,并通过定滑轮与重4N 的物体A 相连,光滑挡板与水平而垂直,不计滑轮的摩擦,绳子的质量,求斜面和挡板所受的压力A Tf AFA B Cθ θ f Bf 1F 1sin370=0.6;解析分别隔离物体A、球,并进行受力分析,如图所示:由平衡条件可得: T=4NTsin370+N2cos370=8N2sin370=N1+Tcos370得 N1=1N N2=7N;例8如图所示,光滑的金属球B放在纵截面为等边三角形的物体A与坚直墙之间,恰好匀速下滑,已知物体A的重力是B重力的6倍,不计球跟斜面和墙之间的摩擦,问:物体A与水平面之间的动摩擦因数μ是多少解析首先以B为研究对象,进行受力分析如图由平衡条件可得: N2=m B gcot300①再以A、B为系统为研究对象.受力分析如图;由平衡条件得:N2=f, f=μm A+m B g ②解得μ=√3/7例9如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上但不拴接,整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧;在这过程中下面木块移动的距离为分析本题主要是胡克定律的应用,同时要求考生能形成正确的物理图景,合理选择研究对象,并能进行正确的受力分析;求弹簧2原来的压缩量时,应把m1、m2看做一个整体,2的压缩量x1=m1+m2g/k2;m1脱离弹簧后,把m2作为对象,2的压缩量x2=m2g/k2;d=x1-x2=m1g/k2;答案为C;例10如图所示,有两本完全相同的书A、B,书重均为5N,若将两本书等分成若干份后,交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书A固定不动,用水平向右的力F把书B匀速抽出;观测得一组数据如下:根据以上数据,试求:1若将书分成32份,力 F应为多大2该书的页数;3若两本书任意两张纸之间的动摩擦因数μ相等,则μ为多少解析l从表中可看出,将书分成2,4,8,16,…是2倍数份时,拉力F将分别增加6N,12N,24N,…,增加恰为2的倍数,故将书分成32份时,增加拉力应为 48N,故力 F=46.5+48=94.5N ;2逐页交叉时,需拉力F=190.5N,恰好是把书分成 64份时,增加拉力 48×2=96N,需拉力 F=94.5+96=190.5N可见,逐页交叉刚好分为64份,即该书有64页; 3两张纸之间动摩擦因数为μ,则F=190.5=μG/64+μ2G/64+μ3G/64+……+μ128G/64=μG/64·1+2+3+……+128=129μ×5∴ μ=190.5/129×5=0.3;点评请注意,将书分成份数不同,有所不同; 二、牛顿运动定律中的整体与隔离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11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 =__________;解析以F 1表示绕过滑轮的绳子的张力,为使三物体间无相对运动,则对于物体C 有:F 1=m 3g,以a 表示物体A 在拉力F 1作用下的加速度,则有g m m m F a 1311==,由于三物体间无相对运动,则上述的a 也就是三物体作为一个整物体运动的加速度,故得F =m 1+m 2+m 3a =13m m m 1+m 2+m 3g例12如图,底座A 上装有一根直立竖杆,其总质量为M,杆上套有质量为m 的环B,它与杆有摩擦;当环从底座以初速向上飞起时底座保持静止,环的加速度为a,求环在升起的过程中,底座对水平面的压力分别是多大解析采用隔离法:选环为研究对象,则 f+mg=ma 1 选底座为研究对象,有F+f ’-Mg=0 2 又f=f ’ 3联立123解得:F=Mg-ma-g采用整体法:选A 、B 整体为研究对象,其受力如图,A 的加速度为a,向下;B 的加速度为0.选向下为正方向,有:M+mg-F=ma 解之:F=Mg-ma-g要求出a例13如图,质量M=10kg 的木楔ABC 静置于粗糙水平地面上,与地面动摩擦因数μ=0.02.在木楔的倾角θ为300的斜面上,有一质量为m=1.0kg 的物块由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;在这个过程中木楔没有动;求地面对木楔的摩擦力的大小和方向;重力加速度g=10m/s 2解析由匀加速运动的公式v 2=v o 2+2as,得物块沿斜面下滑的加速度为7.04.124.1222=⨯==s v a m/s 2 1由于θsin g a <=5m/s 2,可知物块受到摩擦力作用;分析物块受力,它受三个力,如图.对于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向,由牛顿定律,有ma f mg =-1sin θ 2 0cos 1=-F mg θ 3分析木楔受力,它受五个力作用,如图.对于水平方向,由牛顿定律,有0sin cos 112=-+θθF f f 4由此可解的地面对木楔的摩擦力θθθθθθcos )sin (sin cos cos sin 112ma mg mg f F f --=-=61.0cos ==θma N此力方向与图中所设的一致由C 指向B 的方向. 上面是用隔离法解得,下面我们用整体法求解1式同上;选M 、m 组成的系统为研究对象,系统受到的外力如图.将加速度a 分解为水平的acos θ和竖直的asin θ,对系统运用牛顿定律M 加速度为0,有水平方向:61.0cos -=-=θma f N “-”表示方向与图示方向相反竖直方向:θsin )(ma F g m M =-+可解出地面对M 的支持力;点评从上面两个例题中可看出,若系统内各物体加速度不相同而又不需要求系统内物体间的相互作用力时,只对系统分析外力,不考虑物体间相互作用的内力,可以大大简化数学运算.运用此方法时,要抓住两点1只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;CCa a cos θ三、连接体中的整体与隔离例14如图所示,木块A 、B 质量分别为m 、M,用一轻绳连接,在水平力F 的作用下沿光滑水平面加速运动,求A 、B 间轻绳的张力T;分析A 、B 有相同的运动状态,可以以整体为研究对象;求A 、B 间作用力可以A 为研究对象;对整体 F=M+ma 对木块A T=ma点评当处理两个或两个以上物体的情况时可以取整体为研究对象,也可以以个体为研究对象,特别是在系统有相同运动状态时例15如图所示,五个木块并排放在水平地面上,它们的质量相同,与地面的摩擦不计;当用力F 推第一块使它们共同加速运动时,第2块对第3块的推力为__________;解析五个木块具有相同的加速度,可以把它们当作一个整体;这个整体在水平方向受到的合外力为F,则F=5ma .所以m Fa 5=;要求第2块对第3块的作用力F 23,要在2于3之间隔离开;把3、4、5当成一个小整体,可得这一小整体在水平方向只受2对3的推力F 23,则53)3(23F a m F ==;点评此题隔离后也可把1和2当成一小整体考虑,但稍繁些; 例16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 ++= 1a 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'mMmFF+-=θμθ;点评此题也可分别隔离M、m进行受力分析,列方程组求解;或者先用整体法求解加速度,再对M进行隔离,但这两种方法求解过程要繁杂一些;四、动量、能量问题中的整体与隔离例17质量分别为M、m的铁块、木块在水中以速度v匀速下沉,某时刻细绳突然断裂,当木块速度为0时,求铁块的速度;分析以铁块、木块组成的系统为研究对象,在绳断前、断后所受合外力均为零,所以系统动量守恒;根据题意有:M+mv=Mv’;变化上题中如系统以加速度a加速下沉,当速度为v时细绳突然断裂,过时间t后木块速度为0,求此时铁块的速度;分析以系统为研究对象,在绳断前、断后系统所受合外力不变,为:M+ma 根据动量定理有: M+mat=Mv’-m+Mv;例18质量为m、带电量为+q的甲乙两小球,静止于水平面上,相距L;某时刻由静止释放,且甲球始终受一恒力F作用,过t秒后两球距离最短;1求此时两球的速度2若甲球速度达到最大时,两球相距L/2,求开始运动时甲乙两球的加速度之比;分析1以系统为研究对象,根据动量定理有:Ft=2mv2以甲球为研究对象,甲球速度最大时其所受合力为0,所以,此时两球间库仑力F’=F,则开始时两球间库仑力为F’/4;分别以甲、乙两球为研究对象,甲球所受合外力为F-F/4=3F/4,乙球所受合外力为F/4,由此可得:开始时两球加速度之比为:3/1;例19两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为l.导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0见图.若两导体棒在运动中始终不接触,求在运动中产生的焦耳热最多是多少分析从初始至两棒达到速度相同的过程中,两棒总动量守恒,有mv0=2mv,根据能量守恒,整个过程中产生的总热量为Q=1/2mv02-1/22mv2=1/4mv02;五、物理过程的整体与隔离对于某些由多个过程组合起来的总过程的问题,若不要求解题过程的全部细节,而只是需求出过程的初末状态或者是过程的某一总的特征,则可以把多个过程总合为一个整体过程来处理;例20质量为M的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进,当m Mv0 v/速度为v 0时拖车突然与汽车脱钩,到拖车停下瞬间司机才发现;若汽车的牵引力一直未变,车与路面的动摩擦因数为μ,那么拖车刚停下时,汽车的瞬时速度是多大分析以汽车和拖车系统为研究对象,全过程系统受的合外力始终为()a m M +,该过程经历时间为v 0/μg ,末状态拖车的动量为零;全过程对系统用动量定理可得:()()()()000,v Mgg a m M v v m M v M g v a m M μμμ++='∴+-'=⋅+点评这种方法只能用在拖车停下之前;因为拖车停下后,系统受的合外力中少了拖车受到的摩擦力,因此合外力大小不再是()a m M +;例21一个质量为m,带有电荷为-q 的小物体可在水平轨道Ox 上运动,O 端有一与轨道垂直的固定墙,场强大小为E,方向沿x 正方向,如图.今小物体以初速度v 0从x 0点沿Ox 轨道运动,运动中受到大小不变的摩擦阻力f 作用,且f <Eq .设小物体与墙碰撞时不损失机械能且其电量保持不变,求它在停止运动前所通过的总路程s;解析由于Eq >f,故小物体在任何一个x≠0的位置,其受力均不可能平衡,则小物体最后静止只可能是靠在墙上,即位于x =0处,比较小物体的初末两态,知其动能和电势能都减少了,从能量的转化和守恒关系看,其损失的动能和电势能都是由于小物体在运动中克服摩擦阻力做功而转化成了内能,这一关系为:fsqEx mv =+02021,f mv qEx s 22200+=;点评小物体在电场力qE 和摩擦力f 两力作用下的运动是匀变速运动,其沿+x 方向运动时为匀减速运动,加速度m fqE a +=+,沿-x 方向运动时为匀加速运动.加速度m fqE a -=-;若根据匀变速运动的规律,可求得小物体将无限多次的与墙壁相碰,且每次碰墙后反弹离开墙的最远距离将成等比数列减小;将这些往返的路程按无穷递减等比数列求和公式求和,可得出本题的答案;显然可见,这种详细讨论全过程的每一子过程的解法要比上述的整体法的解法复杂得多;例22充电后平行板电容器水平放置,如图所示;两班间距离5cm,在距下板2cm 处有一质量2kg 的不带电小球由静止开始下落,小球与下板碰撞时获得2×10-8C 的负电荷,并能反跳到距下板4cm 高处,设小球与下板的碰撞无机械能损失,已知上板带电量为+1×10-6C,试求板间场强E 的大小及电容器的电容C;解析此题看似一道属于二个过程的过程隔离问题,但是由于小球与下板的碰撞无机械能损失,所以可用运动整体法研究小球运动的全过程;m设小球下落高度h1,上升高度h2,则根据机械能守恒定律,在全过程中qEh2-mgh2-h1=0500)(212=-=qh h h mg E V/m根据d U E =U=Ed=25V 8104⨯==U QC F点评看似较复杂的多过程问题,使用整体研究运动过程,而使问题得到了简化; 例23有一电源,其内电阻甚大,但不知其具体数值.有两只电压表V A 和V B ,已知此两表的量程均大于上述电源的电动势,但不知此两电压表的内电阻的大小;要求只用这两只电压表和若干导线、开关组成电路,测出此电源的电动势,试说明你的办法;解析测量办法如下:设两电压表的内电阻分别为R A 和R B 电源内电阻为r,电动势为ε,将两电压表串联以后接于电源两极之间组成如图所示的电路,记下此时两表的读数U A 和U B ,则ε=U A +U B +Ir ①由于此时电路中的电流大小为:BBA A R U R U I ==故有A AB A U R rU U ++=ε ②再将电压表V A 单独接于电源两极之间,如图;记下此时电压表的示数,令其为U A ',则有ε=U A '+I'r ③同上有''A AA U R rU +=ε ④联立②④两式,将A R r 视为一个未知数消去,即可解得A A BA U U U U -=''ε,将实验中测得的U A 、U B 、U A '代入上式,便可解得此电源电动势之值;点评在解题时,有时根据物理规律列出方程后,出现方程个数少于未知量个数的情况,这便成了不定方程而无法得到确定的解,在这种情况中,如果方程中的几个不是所要求的未知量,在各个方程中以相同的形式出现时,便可把这几个未知量组合当作一个整体量来看待,从而使方程中的未知量减少而把不定方程转化为有确定解的方程.例如本题以上的解答中,如仅能列出方程①和③,则此两方程中有ε、I 、I'、r 四个未知量,可以说此时还是在“山穷水尽疑无路”的境界,而如果能利用AA R U I这一转化关系将方程①和③变形为②和④,则到达“柳岸花明又一村”之处已是确定无疑的了;。

力学方法专题一整体法和隔离体法

力学方法专题一整体法和隔离体法

整体法与隔离法平衡态问题的研究方法,从研究对象的选取看,有整体法和隔离体法;从具体的求解过程看,有定量计算法(解析法)和定性分析法;从定量计算法的运用数学知识看,又分为相似三角形法和正弦、余弦定理及直角三角形的边角关系等方法。

定性分析法,因不要求定量计算,一般采用图示法(力三角形法或平行四边形法)。

另外还有常见的假设法、正交分解法等。

一、整体法和隔离体法(静力学中的应用)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)。

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。

对于连接体的平衡问题,在不涉及物体间相互作用的内力时,应首先考虑整体法,其次再考虑隔离体法。

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体法。

有时一道题目的求解要整体法、隔离体法交叉运用。

例1.如图所示,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?(7/3)解:以B为研究对象,受力分析如图(1)把AB当成整体可得:(3)由此可得1.如图所示,两块同样的条形磁场A、B,它们的质量均为m,将它们竖直叠放在水平桌面上,用弹簧秤通过一根细线竖直向上拉磁铁A,若弹簧秤上的读数为m g,则B与A的弹力F1及桌面对B的弹力F2分别为()A.F1=0,F2=mg B.F1= mg,F2 =0C.F1>0,F2<mg D.F1>0,F2=mg2.如图所示,人重600N,木板重400N,人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2,今人用水平力拉绳,使他与木板一起向右匀速运动,则()A.人拉绳的力是200N B.人拉绳的力是100NC.人的脚对木板的摩擦力向右D.人的脚对木板的摩擦力向左3.质量相同的四木块叠放在一起,如图所示,静止在水平地面上,现有大小相等、方向相反的力F分别作用的第2块和第4块木块上,四木块仍然静止,则从上到下各层接触面间的摩擦力多大?4.如图所示,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α=37°,始终保持静止,求地面对斜面体的摩擦力和支持力(取g=10m/s2)光滑 粗糙 5.如图所示,在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m 1和m 2的小木块,m 1>m 2,已知三角形木块和两个小木块均静止,则粗糙水平面对三角形木块( )A .没有摩擦力作用B .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右C .有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左D .有摩擦力作用,但方向无法确定,因为m 1、m 2、θ1和θ2的数值并未给出6.放在水平地面上的物体M 上表面有一物体m ,m 与M 之间有一处于压缩状态的弹簧,整个装置处于静止状态,如图所示,则关于M 和m 受力情况的判断,正确的是( )A .m 受到向右的摩擦力B .M 受到m 对它向左的摩擦力C .地面对M 的摩擦力方向右D .地面对M 不存在摩擦力作用7.如图所示,物体A 、B 的质量m A =6kg ,m B =4kg ,A 与B 、B 与地面之间的动摩擦因数都等于0.3在外力F 的作用下,A 和B 一起做匀速运动,求A 对B 和地面对B 的摩擦力的大小和方向(g=10m/s 2)8.如图所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为m 的四块完全相同的砖,用两个同样大小的水平力压木板,使砖静止不动。

(完整word版)高中物理八大解题方法之一:隔离法和整体法

(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。

高三物理总复习 正交分解法整体法和隔离法

高三物理总复习 正交分解法整体法和隔离法

物理总复习:正交分解法、整体法和隔离法【考点梳理】要点一、整体法与隔离法1、连接体:由两个或两个以上的物体组成的物体系统称为连接体。

2、隔离体:把某个物体从系统中单独“隔离”出来,作为研究对象进行分析的方法叫做隔离法(称为“隔离审查对象”)。

3、整体法:把相互作用的多个物体视为一个系统、整体进行分析研究的方法称为整体法。

要点诠释: 处理连接体问题通常是整体法与隔离法配合使用。

作为连接体的整体,一般都是运动整体的加速度相同,可以由整体求解出加速度,然后应用于隔离后的每一部分;或者由隔离后的部分求解出加速度然后应用于整体。

处理连接体问题的关键是整体法与隔离法的配合使用。

隔离法和整体法是互相依存、互相补充的,两种方法互相配合交替使用,常能更有效地解决有关连接体问题。

要点二、正交分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,常用正交分解法解题,多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上,有:x F ma =(沿加速度方向) 0y F = (垂直于加速度方向)特殊情况下分解加速度比分解力更简单。

要点诠释:正确画出受力图;建立直角坐标系,特别要注意把力或加速度分解在x 轴和y 轴上;分别沿x 轴方向和y 轴方向应用牛顿第二定律列出方程。

一般沿x 轴方向(加速度方向)列出合外力等于ma 的方程,沿y 轴方向求出支持力,再列出f N μ=的方程,联立解这三个方程求出加速度。

要点三、合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时,这是二力不平衡问题,通常应用合成法求解。

要点诠释:根据牛顿第二定律,利用平行四边形法则求出的两个力的合外力方向就是加速度方向。

特别是两个力相互垂直或相等时,应用力的合成法比较简单。

【典型例题】类型一、整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用例1、如图所示,质量为2m 的物块A ,质量为m 的物块B ,A 、B 两物体与地面的摩擦不计,在已知水平力F 的作用下,A 、B 一起做加速运动,A 对B 的作用力为________。

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

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。

高考-高中物理-力学专题-整体法和隔离法

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〔各局部〕间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离〞的原那么。

【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,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,两环再次到达平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比拟,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】如下图,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〕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的三局部,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,求A 与B 之间的压力为多少?【例5】如下图,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,那么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 、2mgB .2mg 、0C .2mg 、mgD .4mg 、mg【例6】如下图,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,在绳bc am 1 m 2AOBPQFABCθA BF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。

高中物理解题方法整体法和隔离法(答案附后面)

高中物理解题方法整体法和隔离法(答案附后面)

高中物理解题方法---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。

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专题整体法和隔离法、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ml和m2的两个木块b和c,如图所示,已知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,0B竖直向下,表面光滑,A0上套有小环P, 0B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,A0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A -f F—-B-—滑动?(2)若A、B间卩1=0.4 , B与地间"=0」,贝U 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0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、2mgB . 2mg、0C . 2mg、mg 12 3 4ml绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为多大时,两球将发生滑动?【例8】如图所示,光滑的金属球B放在纵截面为等边三角形的物体A与坚直墙之间,恰好匀速下滑,已知物体A的重力是B重力的6倍,不计球跟斜面和墙之间的摩擦,问:物体A与水平面之间的动摩擦因数卩是多少?【【例9】如图所示,两木块的质量分别为m i和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k i和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态•现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧。

在这过程中下面木块移动的距离为B。

问当F至少叫二、牛顿运动定律中的整体与隔离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11】如图所示的三个物体A、B、C,其质量分别为m i、m2、m3,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= _________。

【例12】如图,底座A上装有一根直立竖杆,其总质量为M ,杆上套有质量为m的环B,它与杆有摩擦。

当环从底座以初速向上飞起时(底座保持静止),环的加速度为a,求环在升起的过程中,底座对水平面的压力分别是多大?【A【例13】如图,质量M=10kg 的木楔ABC静置于粗糙水平地面上,与地面动摩擦因数卩=0.02 .在木楔的倾角B为30的斜面上,有一质量为m=1.0kg 的物块由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 。

在这个过程中木楔没有动。

求地面对木楔的摩擦力的大小和方向。

(重力加速度g=10m/s 2)三、连接体中的整体与隔离【例15】如图所示,五个木块并排放在水平地面上,它们的质量相同,与地面的摩擦不计。

当用力F推第一块使它们共同加速运动时,第2块对第3块的推力为______________ 。

【【例16】如图所示,物体M、m紧靠着置于摩擦系数为卩的斜面上,斜面的倾角为现施加一水平力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。

【基础训练:1.如图所示,质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、倾角为B的斜面上,A与斜面间、A与B之间的动摩擦因数分别为卩1,卩2,当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时,B受到摩擦力()A.等于零B.方向平行于斜面向上C.大小为卩1 mgcos 0D.大小为卩2mgcos2.如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端固定个质量为m的小球。

小球上下振动时,框架始终■小物体,它和中间的物体一起运动,且原拉力 力F a 和F b 的变化情况是()A. T a 增大B.T b 增大C.T a 变小D.T b 不变F 不变,那么加上物体以后,两段绳中的拉A 2 BCi i I i 1 1 f i I t I 1 11 1I4.如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量 沪m 为M 的竖直竹竿,当竿上一质量为 m 的人以加速度 a 加速下滑时, MO竿对“底人”的压力大小为()苛—A. ( M+m ) gB. ( M+m ) g — maC. (M+m ) g+maD. (M — m ) g -, 5.如图,在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计 的薄板,将薄板上放一重物,并用手将重物往下压,然后突 然将手撤去,重物即被弹射出去,则在弹射过程中, 物与弹簧脱离之前),重物的运动情况是()A. 一直加速B.先减速,后加速C.先加速、后减速D.匀加速6. 如图所示,木块 A 和B 用一轻弹簧相连,竖直放在木块 C 上,三者静置于地面,它们的质量之比是 接触面都光滑,当沿水平方向抽出木块7.如图所示,一细线的一端固定于倾角为 45。

的光滑楔形滑块A 的顶端P 处,细线的另一端拴一质量为m 的小球。

当滑块至少以加速度a = _____________ 向左运动时,小球对滑块的压力等 于零。

当滑块以 a = 2g 的加速度向左运动时,线的拉力大小 F = ____________ 。

8.如图所示,质量分别为 m 和2m 的两物体 A 、B 叠放在一起,放在光滑的水平地面上,已知A 、B 间的最大摩擦力为 A 物体重力的卩倍,若用水平力分别作用在 A 或B 上,使A 、B 保持相对静止做加速运动,则作用于A 、B 上的最大拉力 F A 与F B 之比为多少?没有跳起,当框架对地面压力为零瞬间,小球的加 速度大小为( )M m A.g B. gmC.OM m D. g m3.如图,用力 F 拉A 、B 、C 三个物体在光滑水平面上运动,现在中间的 B 物体上加一个C 的瞬时,A 和B 的加速度分别是 a A = _____________(即重1:2:3,设所有9. 如图所示,质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅称上,小车沿斜面无摩擦地向下运动,现观察到物体在磅秤上读数只有600N,则斜面的倾角B为多少?物体对磅秤的静摩擦力为多少?10. 如图所示,一根轻弹簧上端固定,下端挂一质量为m o的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比自然长度伸长了L。

今向下拉盘使弹簧再伸长△ L后停止, 然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度以内,刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少?11. 如图2-11所示,半径为R的光滑圆柱体,由支架固定于地面上,用一条质量可以忽略的细绳,将质量为m1和m2的两个可看作质点的小球连接,放在圆柱体上,两球和圆心O在同一水平面上,在此位置将两物体由静止开始释放,问在什力?12. 如图2-12所示,一轻绳两端各系一小球 (可视为质点),质量分别为M和m (M >m),跨放在一个光滑的半圆柱体上两球从水平直径AB的两端由静止释放开始运动.当m刚好达到圆柱体侧面最高点C处时,恰脱离圆柱体•则两球质量之比M :图2-12图 2 —11直击高考:1 • ( •辽宁、宁夏理综)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. (•黄冈质检如图所示,在倾角为e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 e,方向沿斜面向下C. 2g sin e,方向沿斜面向上D . g sin e,方向沿斜面向下【.【】3 . ( •北京西城区抽样)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()v2A.—2g(M + m )v2 C.-mg【】4 . (2010 •江西师大附中、临川一中联考)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口= 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/s C. 3m/s D . 0【【】5 . (2010 •福建铭选中学质检)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.—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m1=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 2 D . 15m/s 2【7 .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(M + m)v2 B-2mg(2 M + m)v2D.-2mg□吊动木块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, 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 o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 o: m B. m : m oC. m o: (m + m o) D . m : (m —m o)【9 .如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m o的秤盘,盘中有物体质量为m,当盘静止时,弹簧伸长为I,现向下拉盘使弹簧再伸长A1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( )Al(1 + —)(m + m o)gAlD.—(m + m o)g【10 . (2007 •高考江苏卷如图所示,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口mg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,则并且选定这个过程F和木块A的位移x 之间关系的是AlB. (1 +~p mgAlC〒mg)轻绳对m的最大拉力为3(1 mg A.- 53 i mgC. -2D • 3 i mg 【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 B 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 1= 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). E --------------- / --------- P Z3 i mg B.- 4。

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