物體的受力分析隔離法與整體法

1、 學員 物理 科目第 次個性化教案授課時間 教師備課時間 學員年級高二課題名稱物體的受力分析（隔離法與整體法） 課時總數(shù)共（ ）課時三維目標1、知識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)度與價值觀：培養(yǎng)實事的精神教學重點學會受力分析。掌握隔離法和整體法的應用教學難點隔離法和整體法 教學過程教師活動一、作業(yè)檢查與評講二、回顧與復習三、新容講解一、物體受力分析方法把指定的研究對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。對物體進行正確地受力分析，是解決好力學問題的關鍵。1、受力分析的順序：先找重力，再找接觸力（彈力、摩擦力），最后分析其它力（場力

2、、浮力等）2、受力分析的幾個步驟靈活選擇研究對象：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物體，或從物體中隔離出某一部分作為單獨的研究對象，對它進行受力分析 所選擇的研究對象要與周圍環(huán)境聯(lián)系密切并且已知量盡量多；對于較復雜問題，由于物體系各部分相互制約，有時要同時隔離幾個研究對象才能解決問題究竟怎樣選擇研究對象要依題意靈活處理對研究對象周圍環(huán)境進行分析：除了重力外查看哪些物體與研究對象直接接觸，對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)境千萬不要考慮進來然后按照重力、彈力、摩擦力的順序進行力的分析，根據(jù)各種力的產(chǎn)生條件和所滿足的物理規(guī)律，確定它們的存在或大小

3、、方向、作用點審查研究對象的運動狀態(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，畫出研究對象的受力分析圖；把各力的方向、作用點（線）準確地表示出來3、受力分析的三個判斷依據(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)生形變或改變運動狀態(tài)。二、隔離法與整體法1、整體法：以幾個物體構(gòu)成的整個系統(tǒng)為研究對象進行求解的方法。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象進行受力分根據(jù)地，分別列出方程，再聯(lián)立求解的方法

4、。3、通常在分析外力對系統(tǒng)作用時，用整體法；在分析系統(tǒng)各物體之間的相互作用時，用隔離法。有時在解答一個問題時要多次選取研究對象，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、豎直上拋物體達最高點時 B、做勻速圓周運動的物體 C、單擺擺球通過平衡位置時D、彈簧振子通過平衡位置時解析：豎直上拋物體在到達最高點時a=g，勻速園周運動物體的加速度a=v2/R，單擺擺球通過平衡位置時，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，a=0，故D正確思考：單擺擺到最高點時是否是平衡狀態(tài)？【例2】如

5、圖所示，小車M在恒力作用下，沿水平地面做直線運動，由此可以判斷（ ） A、若地面光滑，則小車一定受三個力作用 B.若地面粗糙，則小車可能受三個力作用 C若小車做勻速運動，則小車一定受四個力作用 D.若小車加速運動，則小車可能受三個力作用解析：由于F的垂直分力可能等于重力，因此地面可能對物體無彈力作用，A選項錯誤。F有豎直分力可能小于重力，地面對物體有彈力作用，若地面粗糙，小車受摩擦力作用，共受四個力，B選項錯誤。若小車做勻速運動，則水平方向所受的摩擦力與F的水平分力平衡，這時一定受重力、彈力、拉力F和摩擦力四個力的作用，C選項正確；若小車做加速運動，當?shù)孛婀饣瑫r，小車受重力和F力的作用或受重力

6、和F力及地面的彈力的作用，D選項正確。 答案：CD說明：在常見的幾種力中，重力是主動力，而彈力、摩擦力是被動力，其中存在彈力又是摩擦力存在的前提，所以分析受力時應按重力、彈力、摩攘力的順序去分析 物體的受力情況要與其運動情況相符因此，常常從物體的運動狀態(tài)入手，去分析某個力是否存在如本例中選項C,D的分析2、 物體受力分析常用的方法及注意點（1） 隔離法與整體法將研究對象與周圍物體分隔或?qū)⑾鄬ξ恢貌蛔兊奈矬w系作為一個整體來分析。（2） 假設法在未知某力是否存在時，可先對其作出存在或不存在的假設，然后再就該力存在與不存在對物體運動狀態(tài)是否產(chǎn)生影響來判斷該力是否存在。（3） 注意要點 研究對象的受力

7、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去，受力圖完成后再進行力的合成或分解。 區(qū)分力和外力，對幾個物體的整體進行受力分析時，這幾個物體間的作用力為力，不能在受力圖中出現(xiàn)，當把某一物體單獨隔離分析時，原來的力變成了外力，要畫在受力圖上。 在難以確定物體的某些受力情況時，可先根據(jù)（或確定）物體的運動狀態(tài)，再運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的作用下處于靜止狀態(tài)在以下情況中對B進行受力分析，（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只受兩個力的作用、重力和平面對它豎直向上的

8、支持力這里不存在上A對B的壓力和摩擦力因為假若存在其中的一個力，這個力會有一個向右的水平分量其結(jié)果B定會向右加速運動，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受五個力的作用如圖l20所示，對A受力分析可知，因為A有沿面向上運動趨勢，所以B對A的摩擦力沿面向下，根據(jù)捉頓第三定律A對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、不可伸長的細繩相連，并在某一位置平衡（如圖所示

9、）。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對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)和細繩整體為對象求FN，可知豎直方向上始終二力平衡，F(xiàn)N=2mg不變；以Q環(huán)為對象，在重力、細繩拉力F和OB壓力N作用下平衡，設細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。再以整體為對象，水平方向只有OB對Q的壓力N和OA 對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，以一定的初速度在動摩擦因

10、數(shù)為的水平地面上做勻減速運動，不計其他外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為m的土豆A受到其他土豆對它的作用力大小應是 （ ）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，欲使圓柱體對桌面的壓力為零，則整個人字夾對圓柱體摩擦力的大小為多少？方向如何？ 答：G 答：G

11、，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，始終保持相對靜止，共同沿斜面下滑。B的上表面保持水平，A、B間的動摩擦因數(shù)為。當B、C共同勻速下滑；當B、C共同加速下滑時，分別求B、C所受的各力。 解：先分析C受的力。這時以C為研究對象，重力G1=mg，B對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，以BC整體為對象較好，A對該整體的彈力和摩擦力就是A對B的彈力N2和摩擦力f2，得到B受4個力作用：重力G2=Mg，C

12、對B的壓力豎直向下，大小N1= mg，A對B的彈力N2=(M+m)gcos，A對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整體為對象求A對B的彈力N2、摩擦力f2，并求出a ；再以C為對象求B、C間的彈力、摩擦力。這里，f2是滑動摩擦力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則應以C為對象求得。 f2G1+G2N2av 由于C所受合力沿斜面向下，而所受的3個力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下，

13、比較簡便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標系，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：靈活地選取研究對象可以使問題簡化；靈活選定坐標系的方向也可以使計算簡化；在物體的受力圖的旁邊標出物體的速度、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保證使合力方向和加速度方向相同。四、鞏固練習五、課堂總結(jié)六、學員自我總結(jié)七、課后作業(yè)、復習或預習容布置一、選擇題(本大題共10個小題，共70分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的

14、得7分，選對但不全的得4分，有選錯的得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接觸且處于靜止狀態(tài)，則斜面體P此刻所受的外力個數(shù)有可能為 () 圖1A2個B3個C4個 D5個2(2009·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，下列說確的是 ()A球一

15、定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動的過程中，楔形物塊始終保持靜止地面對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動，物體A恰好不離開地面，則物體A的受力個數(shù)為 () 圖5A3

16、B4C5 D6二、非選擇題(本大題共2個小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)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，使整個裝置處于靜止狀態(tài)，如圖11所示 圖11不計一切摩擦，求拉力F和斜面對圓柱體的彈力FN的大小(g10 m/s2 ，sin37°0.6，cos37°0.8)某同學分析過程如下：將拉力F沿斜面和垂直于斜面方向進行分解沿斜面方向：Fcosmgsin垂直于斜面方向：FsinFNm

17、gcos問：你認為上述分析過程正確嗎？若正確，按照這種分析方法求出F及FN的大??；若不正確，指明錯誤之處并求出認為正確的結(jié)果教學總結(jié)課堂配合情況很好 較好 一般 較差 很差主動學習情況很好 較好 一般 較差 很差知識點吸收情況很好 較好 一般 較差 很差課堂練習情況認真 較認真 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P沒有力的作用，如圖(a)所示，P受到2個力，A對；若彈簧彈力大于P的重力，則MN對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P的摩擦力Ff，因此P此時受到4個力，如圖(b)所示，C對答案：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會使其所受到的靜摩擦力增大，D正確答案：D3.解析：對球受力分析，可以確定的力是水平力F和重力mg，根據(jù)平衡條件，斜面對球一定有彈力的作用，墻對球可能有彈力，也可能沒有彈力答案：BC4.解析： 楔形物塊靜止，小物塊勻速上滑，二者都處于平衡狀態(tài)，取二者