物體的受力分析隔離法與整體法

1、 學(xué)員 物理 科目第 次個(gè)性化教案授課時(shí)間 教師姓名備課時(shí)間 學(xué)員年級(jí)高二課題名稱物體的受力分析（隔離法與整體法） 課時(shí)總數(shù)共（ ）課時(shí)三維目標(biāo)1、知識(shí)與能力知道受力分析的步驟2、過程與方法：提高分析能力3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)實(shí)事求是的精神教學(xué)重點(diǎn)學(xué)會(huì)受力分析。掌握隔離法和整體法的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)隔離法和整體法 教學(xué)過程教師活動(dòng)一、作業(yè)檢查與評(píng)講二、回顧與復(fù)習(xí)三、新內(nèi)容講解一、物體受力分析方法把指定的研究對(duì)象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來，并畫出受力圖，就是受力分析。對(duì)物體進(jìn)行正確地受力分析，是解決好力學(xué)問題的關(guān)鍵。1、受力分析的順序：先找重力，再找接觸力（彈力、摩擦力），最后分析其

2、它力（場(chǎng)力、浮力等）2、受力分析的幾個(gè)步驟靈活選擇研究對(duì)象：也就是說根據(jù)解題的目的，從體系中隔離出所要研究的某一個(gè)物體，或從物體中隔離出某一部分作為單獨(dú)的研究對(duì)象，對(duì)它進(jìn)行受力分析 所選擇的研究對(duì)象要與周圍環(huán)境聯(lián)系密切并且已知量盡量多；對(duì)于較復(fù)雜問題，由于物體系各部分相互制約，有時(shí)要同時(shí)隔離幾個(gè)研究對(duì)象才能解決問題究竟怎樣選擇研究對(duì)象要依題意靈活處理對(duì)研究對(duì)象周圍環(huán)境進(jìn)行分析：除了重力外查看哪些物體與研究對(duì)象直接接觸，對(duì)它有力的作用凡是直接接觸的環(huán)境都不能漏掉分析，而不直接接觸的環(huán)境千萬不要考慮進(jìn)來然后按照重力、彈力、摩擦力的順序進(jìn)行力的分析，根據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和所滿足的物理規(guī)律，確定它們的

3、存在或大小、方向、作用點(diǎn)審查研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：是平衡態(tài)還是加速狀態(tài)等等，根據(jù)它所處的狀態(tài)有時(shí)可以確定某些力是否存在或?qū)δ承┝Φ姆较蜃鞒雠袛喔鶕?jù)上述分析，畫出研究對(duì)象的受力分析圖；把各力的方向、作用點(diǎn)（線）準(zhǔn)確地表示出來3、受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)：從力的概念判斷，尋找施力物體；從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生原因；從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。二、隔離法與整體法1、整體法：以幾個(gè)物體構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行求解的方法。在許多問題中可以用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)的內(nèi)力。2、隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對(duì)象進(jìn)行受力分根據(jù)地，分別列出方程，再聯(lián)

4、立求解的方法。3、通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí)，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用時(shí)，用隔離法。有時(shí)在解答一個(gè)問題時(shí)要多次選取研究對(duì)象，需要整體法與隔離法交叉使用規(guī)律方法1、 物體的受力分析【例1】以下四種情況中，物體處于平衡狀態(tài)的有（ ） A、豎直上拋物體達(dá)最高點(diǎn)時(shí) B、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 C、單擺擺球通過平衡位置時(shí)D、彈簧振子通過平衡位置時(shí)解析：豎直上拋物體在到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)a=g，勻速園周運(yùn)動(dòng)物體的加速度a=v2/R，單擺擺球通過平衡位置時(shí)，平切向加速度a切=0，法向加速度a法=v2/R，合加速度a=v2/R，彈簧振子通過平衡位置時(shí)，a=0，故D正確思考：?jiǎn)螖[擺到最高點(diǎn)時(shí)是否是平衡狀

5、態(tài)？【例2】如圖所示，小車M在恒力作用下，沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)，由此可以判斷（ ） A、若地面光滑，則小車一定受三個(gè)力作用 B.若地面粗糙，則小車可能受三個(gè)力作用 C若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則小車一定受四個(gè)力作用 D.若小車加速運(yùn)動(dòng)，則小車可能受三個(gè)力作用解析：由于F的垂直分力可能等于重力，因此地面可能對(duì)物體無彈力作用，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。F有豎直分力可能小于重力，地面對(duì)物體有彈力作用，若地面粗糙，小車受摩擦力作用，共受四個(gè)力，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。若小車做勻速運(yùn)動(dòng)，則水平方向所受的摩擦力與F的水平分力平衡，這時(shí)一定受重力、彈力、拉力F和摩擦力四個(gè)力的作用，C選項(xiàng)正確；若小車做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)孛婀饣瑫r(shí)，小車受重力和F力

6、的作用或受重力和F力及地面的彈力的作用，D選項(xiàng)正確。 答案：CD說明：在常見的幾種力中，重力是主動(dòng)力，而彈力、摩擦力是被動(dòng)力，其中存在彈力又是摩擦力存在的前提，所以分析受力時(shí)應(yīng)按重力、彈力、摩攘力的順序去分析 物體的受力情況要與其運(yùn)動(dòng)情況相符因此，常常從物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)入手，去分析某個(gè)力是否存在如本例中選項(xiàng)C,D的分析2、 物體受力分析常用的方法及注意點(diǎn)（1） 隔離法與整體法將研究對(duì)象與周圍物體分隔或?qū)⑾鄬?duì)位置不變的物體系作為一個(gè)整體來分析。（2） 假設(shè)法在未知某力是否存在時(shí)，可先對(duì)其作出存在或不存在的假設(shè)，然后再就該力存在與不存在對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。（3） 注意要點(diǎn)

7、研究對(duì)象的受力圖，通常只畫出根據(jù)性質(zhì)命名的力，不要把按效果分解的分力或合力分析進(jìn)去，受力圖完成后再進(jìn)行力的合成或分解。 區(qū)分內(nèi)力和外力，對(duì)幾個(gè)物體的整體進(jìn)行受力分析時(shí)，這幾個(gè)物體間的作用力為內(nèi)力，不能在受力圖中出現(xiàn)，當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí)，原來的內(nèi)力變成了外力，要畫在受力圖上。 在難以確定物體的某些受力情況時(shí)，可先根據(jù)（或確定）物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再運(yùn)用平衡條件或牛頓定律判定未知力。【例3】如圖119所示，A、B兩物體排放在水平面上，在水平力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)在以下情況中對(duì)B進(jìn)行受力分析，（1）B與水平面間無摩擦（2）B與水平面間及B、A之間都存在摩擦 解析：（1）B只受兩個(gè)力的作用、重力

8、和平面對(duì)它豎直向上的支持力這里不存在上A對(duì)B的壓力和摩擦力因?yàn)榧偃舸嬖谄渲械囊粋€(gè)力，這個(gè)力會(huì)有一個(gè)向右的水平分量其結(jié)果B定會(huì)向右加速運(yùn)動(dòng)，這與題意不符用這種方法可以分析出多余的力 （2）若FfAm，這種情況B受五個(gè)力的作用如圖l20所示，對(duì)A受力分析可知，因?yàn)锳有沿面向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以B對(duì)A的摩擦力沿面向下，根據(jù)捉頓第三定律A對(duì)B的摩擦力是沿面向上即f2這種方法可以解決漏掉力的現(xiàn)象3、優(yōu)先考慮整體法mgFNOABPQ【例4】有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置,表面粗糙, OB豎直向下,表面光滑。AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某

9、一位置平衡（如圖所示）?，F(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力FN和摩擦力f的變化情況是A.FN不變，f變大 B.FN不變，f變小 C.FN變大，f變大 D.FN變大，f變小解：以兩環(huán)和細(xì)繩整體為對(duì)象求FN，可知豎直方向上始終二力平衡，F(xiàn)N=2mg不變；以Q環(huán)為對(duì)象，在重力、細(xì)繩拉力F和OB壓力N作用下平衡，設(shè)細(xì)繩和豎直方向的夾角為，則P環(huán)向左移的過程中將減小，N=mgtan也將減小。再以整體為對(duì)象，水平方向只有OB對(duì)Q的壓力N和OA 對(duì)P環(huán)的摩擦力f作用，因此f=N也減小。答案選B?！纠?】如圖，有一箱裝得很滿的土豆，以一

10、定的初速度在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平地面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)其他外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為m的土豆A受到其他土豆對(duì)它的作用力大小應(yīng)是 （ ）A. mg B. mg C. D. 答案 C 4、整體法與隔離法的交替使用【例6】如圖所示，有一重力為G的圓柱體放置在水平桌面上，用一夾角為60、兩夾邊完全相同的人字夾水平將其夾住（夾角仍不變），圓柱體始終靜止。試問：（1）若人字夾內(nèi)側(cè)光滑，其任一側(cè)與圓柱體間的彈力大小也等于G，則圓柱體與桌面間的摩擦力的大小為多少？（2）若人字夾內(nèi)側(cè)粗糙，其任一側(cè)與圓柱體間的彈力大小仍等于G，欲使圓柱體對(duì)桌面的壓力為零，則整個(gè)人字夾對(duì)圓柱體摩擦力的大小為多少？方向如何？ 答

11、：G 答：G，方向斜向上ABC【例7】如圖所示，傾角為的斜面A固定在水平面上。木塊B、C的質(zhì)量分別為M、m，始終保持相對(duì)靜止，共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。當(dāng)B、C共同勻速下滑；當(dāng)B、C共同加速下滑時(shí)，分別求B、C所受的各力。 解：先分析C受的力。這時(shí)以C為研究對(duì)象，重力G1=mg，B對(duì)C的彈力豎直向上，大小N1= mg，由于C在水平方向沒有加速度，所以B、C間無摩擦力，即f1=0。 f2G1+G2N2再分析B受的力，在分析 B與A間的彈力N2和摩擦力f2時(shí)，以BC整體為對(duì)象較好，A對(duì)該整體的彈力和摩擦力就是A對(duì)B的彈力N2和摩擦力f2，得到B受4個(gè)力作用：重力G

12、2=Mg，C對(duì)B的壓力豎直向下，大小N1= mg，A對(duì)B的彈力N2=(M+m)gcos，A對(duì)B的摩擦力f2=(M+m)gsin由于B、C 共同加速下滑，加速度相同，所以先以B、C整體為對(duì)象求A對(duì)B的彈力N2、摩擦力f2，并求出a ；再以C為對(duì)象求B、C間的彈力、摩擦力。這里，f2是滑動(dòng)摩擦力N2=(M+m)gcos， f2=N2=(M+m)gcos沿斜面方向用牛頓第二定律：(M+m)gsin-(M+m)gcos=(M+m)a可得a=g(sin-cos)。B、C間的彈力N1、摩擦力f1則應(yīng)以C為對(duì)象求得。 f2G1+G2N2av 由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3個(gè)力的方向都在水平或豎直方向。

13、這種情況下，比較簡(jiǎn)便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標(biāo)系，分解加速度a。 分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律： f1=macos，mg-N1= masin，可得：f1=mg(sin-cos) cos N1= mg(cos+sin)cos 由本題可以知道：靈活地選取研究對(duì)象可以使問題簡(jiǎn)化；靈活選定坐標(biāo)系的方向也可以使計(jì)算簡(jiǎn)化；在物體的受力圖的旁邊標(biāo)出物體的速度、加速度的方向，有助于確定摩擦力方向，也有助于用牛頓第二定律建立方程時(shí)保證使合力方向和加速度方向相同。四、鞏固練習(xí)五、課堂總結(jié)六、學(xué)員自我總結(jié)七、課后作業(yè)、復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)內(nèi)容布置一、選擇題(本大題共10個(gè)小題，共70分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正

14、確，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得4分，有選錯(cuò)的得0分)1如圖1所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P連接，P的斜面與固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面體P此刻所受的外力個(gè)數(shù)有可能為 () 圖1A2個(gè)B3個(gè)C4個(gè) D5個(gè)2(2009天津高考)物塊靜止在固定的斜面上，分別按如圖2所示的方向?qū)ξ飰K施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力增大的是 ()圖23如圖3所示，一傾角為45的斜面固定于豎直墻上，為使一光滑的鐵球靜止，需加一水平力F，且F過球心，下列說法正確的是 ()A球一定

15、受墻的彈力且水平向左 圖3B球可能受墻的彈力且水平向左C球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上4 如圖4所示，質(zhì)量為M的楔形物塊靜止在水平地面上，其斜面的傾角為.斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與斜面之間存在摩擦用恒力F沿 圖4斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑在小物塊運(yùn)動(dòng)的過程中，楔形物塊始終保持靜止地面對(duì)楔形物塊的支持力為 ()A(Mm)g B(Mm)gFC(Mm)gFsin D(Mm)gFsin5.如圖5所示，A、B兩物體緊靠著放在粗糙水平面上，A、B間接觸面光滑在水平推力F作用下兩物體一起加速運(yùn)動(dòng)，物體A恰好不離開地面，則物體A的受力個(gè)數(shù)為 () 圖5A3 B

16、4C5 D6二、非選擇題(本大題共2個(gè)小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6(15分) 在傾角37的斜面上，一條質(zhì)量不計(jì)的皮帶一端固定在斜面上端，另一端繞過一質(zhì)量m3 kg、中間有一圈凹槽的圓柱體，并用與斜面夾角37的力F拉住，使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖11所示 圖11不計(jì)一切摩擦，求拉力F和斜面對(duì)圓柱體的彈力FN的大小(g10 m/s2 ，sin370.6，cos370.8)某同學(xué)分析過程如下：將拉力F沿斜面和垂直于斜面方向進(jìn)行分解沿斜面方向：Fcosmgsin垂直于斜面方向：FsinFNmgcos問：你認(rèn)為上述分析過程正確嗎？若正確，按照

17、這種分析方法求出F及FN的大小；若不正確，指明錯(cuò)誤之處并求出認(rèn)為正確的結(jié)果教學(xué)總結(jié)課堂配合情況很好 較好 一般 較差 很差主動(dòng)學(xué)習(xí)情況很好 較好 一般 較差 很差知識(shí)點(diǎn)吸收情況很好 較好 一般 較差 很差課堂練習(xí)情況認(rèn)真 較認(rèn)真 一般 較差 很差其他1.解析：若斜面體P受到的彈簧彈力F等于其重力mg，則MN對(duì)P沒有力的作用，如圖(a)所示，P受到2個(gè)力，A對(duì)；若彈簧彈力大于P的重力，則MN對(duì)P有壓力FN，只有壓力FN則P不能平衡，一定存在向右的力，只能是MN對(duì)P的摩擦力Ff，因此P此時(shí)受到4個(gè)力，如圖(b)所示，C對(duì)答案：AC2.解析：物體在重力和F的合力沿斜面向下分力的作用下將受到沿斜面向上的靜摩擦力，故知，豎直向下的力F會(huì)使其所受到的靜摩擦力增大，D正確答案：D3.解析：對(duì)球受力分析，可以確定的力是水平力F和重力mg，根據(jù)平衡條件，斜面對(duì)球一定有彈力的作用，墻對(duì)球可能有彈力，也可能沒有彈力答案：BC4.解析： 楔形物塊靜止，小物塊勻速