高中物理整體法和隔離法

1、整體法和隔離法一、整體法整體法就是把幾個(gè)物體視為一個(gè)整體，受力分析時(shí)，只分析這一整體之外的物體對(duì)整體的作用力，不考慮整體內(nèi)部物體之間的相互作用力。當(dāng)只涉及系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般可采用整體法。運(yùn)用整體法解題的基本步驟是：（1）明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程；（2）畫(huà)出系統(tǒng)或整體的受力圖或運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖；（3）選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。二、隔離法隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系中假想地隔離出來(lái)，只分析該物體以外的物體對(duì)該物體的作用力，不考慮該物體對(duì)其它物體的作用力。為了弄清系統(tǒng)（連接體）內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況，一般可采用隔離法。運(yùn)用隔離法解題的基本步驟是；（

2、1）明確研究對(duì)象或過(guò)程、狀態(tài)；（2）將某個(gè)研究對(duì)象或某段運(yùn)動(dòng)過(guò)程、或某個(gè)狀態(tài)從全過(guò)程中隔離出來(lái)；（3）畫(huà)出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖；（4）選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。三、應(yīng)用整體法和隔離法解題的方法1、合理選擇研究對(duì)象。這是解答平衡問(wèn)題成敗的關(guān)鍵。研究對(duì)象的選取關(guān)系到能否得到解答或能否順利得到解答，當(dāng)選取所求力的物體，不能做出解答時(shí)，應(yīng)選取與它相互作用的物體為對(duì)象，即轉(zhuǎn)移對(duì)象，或把它與周?chē)奈矬w當(dāng)做一整體來(lái)考慮，即部分的看一看，整體的看一看。但整體法和隔離法是相對(duì)的，二者在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，在解決問(wèn)題時(shí)決不能把這兩種方法對(duì)立起來(lái)，而應(yīng)該靈活把兩種方法結(jié)合起來(lái)使用。為使解答簡(jiǎn)便，選

3、取對(duì)象時(shí)，一般先整體考慮，尤其在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用（不涉及物體間相互作用的內(nèi)力）時(shí)。但是，在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體（各部分）間相互作用力時(shí)（即系統(tǒng)內(nèi)力），必須用隔離法。2、如需隔離，原則上選擇受力情況少，且又能求解未知量的物體分析，這一思想在以后牛頓定律中會(huì)大量體現(xiàn)，要注意熟練掌握。3、有時(shí)解答一題目時(shí)需多次選取研究對(duì)象，整體法和隔離法交叉運(yùn)用，從而優(yōu)化解題思路和解題過(guò)程，使解題簡(jiǎn)捷明了。所以，注意靈活、交替地使用整體法和隔離法，不僅可以使分析和解答問(wèn)題的思路與步驟變得極為簡(jiǎn)捷，而且對(duì)于培養(yǎng)宏觀的統(tǒng)攝力和微觀的洞察力也具有重要意義?！纠?】如圖1-7-7所示，F(xiàn)1F21N，分別作用于A、B兩個(gè)重疊

4、物體上，且A、B均保持靜止，則A與B之間、B與地面之間的摩擦力分別為 （ ）A1N，零 B2N，零 C1N，1N D2N，1N圖1-7-4AFBA3421【例2】用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知小球懸掛起來(lái)，如圖1-7-3所示，今對(duì)小球a持續(xù)施加一個(gè)向左偏下30º的恒力，并對(duì)小球b持續(xù)施加一個(gè)向右偏上30º的同樣大的恒力，最后達(dá)到平衡，則表示平衡狀態(tài)的圖可能是（）DACabB圖1-7-3【例3】四個(gè)相同的、質(zhì)量均為m的木塊用兩塊同樣的木板A、B夾住，使系統(tǒng)靜止（如圖1-7-4所示），木塊間接觸面均在豎直平面內(nèi)，求它們之間的摩擦力。補(bǔ)：若木塊的數(shù)目為奇數(shù)呢？m1ß圖1-7-

5、1m2M圖1-7-4AFBA3421m1ß圖1-7-1m2M【例4】如圖1-7-1所示，將質(zhì)量為m1和m2的物體分別置于質(zhì)量為M的物體兩側(cè)，三物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知m1m2，ß，下述說(shuō)法正確的是（ ） Am1對(duì)M的正壓力大于m2對(duì)M的正壓力 Bm1對(duì)M的摩擦力大于m2對(duì)M的摩擦力 C水平地面對(duì)M的支持力一定等于(M+m1+m2)g D水平地面對(duì)M的摩擦力一定等于零補(bǔ)充：若m1、m2在M上勻速下滑，其余條件不變。圖1-7-2【例5】如圖1-7-2，不計(jì)摩擦，滑輪重可忽略，人重600N，平板重400N，如果人要拉住木板，他必須用力 N。補(bǔ)：人對(duì)平板的壓力為N，若要維持系統(tǒng)平衡

6、，人的重力不得小于N。圖 186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)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖18），現(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(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是： AN不變，T變大 BN不變，T變小CN變大，T變大 DN變大，T變小例7、如圖7-1所示，兩個(gè)完全相同重為G的球，兩球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是，一根輕繩兩端固結(jié)在兩個(gè)球上，在繩的中點(diǎn)施一個(gè)豎直向上的拉力，當(dāng)繩被拉直后，兩段繩

7、間的夾角為。問(wèn)當(dāng)F至少多大時(shí)，兩球?qū)l(fā)生滑動(dòng)？提示：結(jié)合整體法和隔離法列平衡方程可很快求解例8、如圖7-3所示，光滑的金屬球B放在縱截面為等腰三角形的物體A與豎直墻壁之間，恰好勻速下滑，已知物體A的重力是B的重力的6倍，不計(jì)球跟斜面和墻壁之間摩擦，問(wèn)：物體A與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少？提示：結(jié)合整體法（AB）和隔離法（B）列平衡方程求解。9、如圖所示，一根長(zhǎng)繩的兩端系在A、D兩點(diǎn)，繩上B、C兩點(diǎn)各懸掛G=10N的重物，AB、CD繩和鉛垂線夾角、分別為30°、60°，則三段中張力大小TAB=_，TBC=_，TCD=_；BC段繩與鉛垂線的夾角=_。10、如圖（1）所示，光滑

8、的兩個(gè)球，直徑均為d，置于直徑為D的圓桶內(nèi)，且d<D<2d。在桶與球接觸的三點(diǎn)A、B、C，受到的作用力大小分別為F1、F2、F3，如果將桶的直徑加大，但仍小于2d，則F1、F2、F3的變化情況是（ ）A、F1增大，F(xiàn)2不變，F(xiàn)3增大 B、F1減小，F(xiàn)2不變，F(xiàn)3減小C、F1減小，F(xiàn)2減小，F(xiàn)3增大 D、F1增大，F(xiàn)2減小，F(xiàn)3減小。11、如圖（2）所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為M、m的兩木塊接觸面與水平面的夾角為，用大小均為F的水平力第一次向右推A，第二次向左推B，兩次推動(dòng)均使A、B一起在水平面上滑動(dòng)，設(shè)先后兩次推動(dòng)中，A、B間的作用力大小為N1與N2。則有（ ）A、N1N2=

9、mM B、N1N2=mcosMsinC、N1N2= MmD、N1N2=M cosm sin牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用專(zhuān)題：整體法和隔離法解決連接體問(wèn)題要點(diǎn)一 整體法1.光滑水平面上,放一傾角為的光滑斜木塊,質(zhì)量為m的光滑物體放在斜面上,如圖所示,現(xiàn)對(duì)斜面施加力F.（1）若使M靜止不動(dòng),F應(yīng)為多大?（2）若使M與m保持相對(duì)靜止,F應(yīng)為多大?要點(diǎn)二 隔離法2.如圖所示,質(zhì)量為M的木箱放在水平面上,木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,開(kāi)始時(shí)小球在桿的頂端,由靜止釋放后,小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的1/2,即a=g/2,則小球在下滑的過(guò)程中,木箱對(duì)地面的壓力為多少?題型1 隔離法的應(yīng)用【例1】如圖所示,

10、薄平板A長(zhǎng)L=5 m,質(zhì)量M=5 kg,放在水平桌面上,板右端與桌邊緣相齊.在A上距其右端s=3 m處放一個(gè)質(zhì)量m=2 kg的小物體B,已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)1=0.1,A、B兩物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)2=0.2,最初系統(tǒng)靜止.現(xiàn)在對(duì)板A向右施加一水平恒力F,將A從B下抽出（設(shè)B不會(huì)翻轉(zhuǎn)）,且恰使B停在桌面邊緣,試求F的大?。ㄈ=10 m/s2）.題型2 整體法與隔離法交替應(yīng)用【例2】如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的物塊放在傾斜角=37°的斜面上,斜面體的質(zhì)量M=2 kg,斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,地面光滑.現(xiàn)對(duì)斜面體施加一水平推力F,要使物體m相對(duì)斜面靜止,F應(yīng)為多大?（

11、設(shè)物體與斜面的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,g取10 m/s2）題型3 臨界問(wèn)題【例3】如圖所示,有一塊木板靜止在光滑足夠長(zhǎng)的水平面上,木板的質(zhì)量為M=4 kg,長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1 m;木板的右端停放著一個(gè)小滑塊,小滑塊的質(zhì)量為m=1 kg,其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木板長(zhǎng)度,它與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4,已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.求:（1）為使木板能從滑塊下抽出來(lái),作用在木板右端的水平恒力F的大小應(yīng)滿足的條件.（2）若其他條件不變,在F=28 N的水平恒力持續(xù)作用下,需多長(zhǎng)時(shí)間能將木板從滑塊下抽出.1.如圖所示,滑輪的質(zhì)量不計(jì),已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是m1=m2+m3,這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為T(mén).若把物體m

12、2從右邊移到左邊的物體m1上,彈簧秤的讀數(shù)T將（ ）A.增大 B.減小C.不變 D.無(wú)法確定2.如圖所示,斜面體ABC置于粗糙的水平地面上,小木塊m在斜面上靜止或滑動(dòng)時(shí),斜面體均保持靜止不動(dòng).下列哪種情況,斜面體受到地面向右的靜摩擦力（ ）A.小木塊m靜止在BC斜面上B.小木塊m沿BC斜面加速下滑C.小木塊m沿BA斜面減速下滑D.小木塊m沿AB斜面減速上滑3.如圖所示,在平靜的水面上,有一長(zhǎng)l=12 m的木船,木船右端固定一直立桅桿,木船和桅桿的總質(zhì)量為m1=200 kg,質(zhì)量為m2=50 kg的人立于木船左端,開(kāi)始時(shí)木船與人均靜止.若人勻加速向右奔跑至船的右端并立即抱住桅桿,經(jīng)歷的時(shí)間是2

13、s,船運(yùn)動(dòng)中受到水的阻力是船（包括人）總重的0.1倍,g取10 m/s2.求此過(guò)程中船的位移大小.4.如圖所示,在長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻桿的頂部A處,緊密套有一小環(huán),它們一起從某高處做自由落體運(yùn)動(dòng),桿的B端著地后,桿立即停止運(yùn)動(dòng)并保持豎直狀態(tài),最終小環(huán)恰能滑到桿的中間位置.若環(huán)在桿上滑動(dòng)時(shí)與桿間的摩擦力大小為環(huán)重力的1.5倍,求從桿開(kāi)始下落到環(huán)滑至桿的中間位置的全過(guò)程所用的時(shí)間.練習(xí)一、選擇題1如圖所示，一足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜皮膚止在木板上，木板和物塊間有摩擦現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，撤掉拉力，此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為()A物塊

14、先向左運(yùn)動(dòng)，再向右運(yùn)動(dòng)B物塊向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，直到做勻速運(yùn)動(dòng)C木板向右運(yùn)動(dòng)，速度逐漸變小，直到做勻速運(yùn)動(dòng)D木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零2如圖所示，在傾角為的光滑斜面上有兩個(gè)用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連的物塊A、B，質(zhì)量均為m，開(kāi)始時(shí)兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)下壓A再靜止釋放使A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開(kāi)擋板時(shí)，A的加速度的大小和方向?yàn)?)A0B2gsin，方向沿斜面向下C2gsin，方向沿斜面向上Dgsin，方向沿斜面向下3如圖所示是一種升降電梯的示意圖，A為載人箱，B為平衡重物，它們的質(zhì)量均為M，上下均由跨過(guò)滑輪的鋼索系住，在電動(dòng)機(jī)的牽引下使電梯上下運(yùn)動(dòng)如果電梯中人的總質(zhì)量為m，勻

15、速上升的速度為v，電梯即將到頂層前關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，依靠慣性上升h高度后停止，在不計(jì)空氣和摩擦阻力的情況下，h為()A.B.C. D.4如圖所示，小物塊A質(zhì)量為M10kg，B質(zhì)量為m2.5kg.A、B用一輕繩連接跨過(guò)無(wú)阻力的定滑輪且處于靜止?fàn)顟B(tài)A與平臺(tái)間動(dòng)摩擦因數(shù)0.25(與最大靜摩擦因數(shù)相等)現(xiàn)用豎直向上的力F拉A，且F由零線性增大至100N的過(guò)程中，B的下降高度恰為h2m，(A未與滑輪相碰)則上述過(guò)程中的最大速度為(g10m/s2) ()A1m/s B2m/sC3m/s D05如圖所示，某斜面體由兩種材料拼接而成，BC界面平行于底面DE，兩側(cè)面與水平面夾角分別為30°和60°

16、.已知一物體從A點(diǎn)靜止下滑，加速至B點(diǎn)，勻速至D點(diǎn)若該物塊靜止從A點(diǎn)沿另一側(cè)面下滑，則有()A一直加速運(yùn)動(dòng)到E，但AC段的加速度比CE段小BAB段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于AC段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C將加速至C點(diǎn)，勻速至E點(diǎn)D通過(guò)C點(diǎn)的速率等于通過(guò)B點(diǎn)的速率6一條不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)質(zhì)量可忽略不計(jì)的定滑輪，繩的一端系一質(zhì)量m15kg的重物重物靜止于地面上，有一質(zhì)量m110kg的猴子，從繩的另一端沿繩向上爬，如圖所示，不計(jì)滑輪摩擦，在重物不離開(kāi)地面的條件下，猴子向上爬的最大加速度為(g取10m/s2)()A25m/s2 B5m/s2C10m/s2 D15m/s27如圖(a)所示，水平面上質(zhì)量相等的兩木塊A、B用一輕彈簧

17、相連接，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)現(xiàn)用一豎直向上的力F拉動(dòng)木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖(b)所示研究從力F剛作用在木塊A的瞬間到木塊B剛離開(kāi)地面的瞬間這個(gè)過(guò)程，并且選定這個(gè)過(guò)程中木塊A的起始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，則下圖所示的圖象中可以表示力F和木塊A的位移x之間關(guān)系的是()8如圖所示的彈簧秤質(zhì)量為m，掛鉤下面懸掛一個(gè)質(zhì)量為m0的重物，現(xiàn)用一方向豎直向上的外力F拉著彈簧秤，使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則彈簧秤的示數(shù)與拉力F之比為()Am0：m Bm：m0Cm0：(mm0) Dm：(mm0)9如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的秤盤(pán)，盤(pán)中有物體質(zhì)量為m，當(dāng)盤(pán)靜止時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)為l，現(xiàn)

18、向下拉盤(pán)使彈簧再伸長(zhǎng)l后停止，然后松開(kāi)手，設(shè)彈簧總處在彈性限度內(nèi)，則剛松開(kāi)手時(shí)盤(pán)對(duì)物體的支持力等于 ()A(1)(mm0)g B(1)mgC.mg D.(mm0)g10如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個(gè)木塊，其中兩個(gè)質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是mg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2m的木塊，使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則輕繩對(duì)m的最大拉力為 ()A. B.C. D3mg二、論述、計(jì)算題11如圖所示，把長(zhǎng)方體分割成A、B兩斜面體，質(zhì)量分別為mA和mB，切面與水平桌面成角兩斜面體切面光滑，桌面也光滑求水平推力在什么范圍內(nèi)，A不會(huì)相對(duì)B滑動(dòng)？12如圖所示，在光滑的桌面上疊放著一質(zhì)量為mA2.0kg的薄木板A和