整體法和隔離法求解平衡問題(精簡)

1、首先根據(jù)共點力平衡條件的推論按比例認(rèn)首先根據(jù)共點力平衡條件的推論按比例認(rèn)真做出物體的受力分析示意圖，然后再利真做出物體的受力分析示意圖，然后再利用合成法、分解法、正交分解法、力的三用合成法、分解法、正交分解法、力的三角形法，用直角三角形（勾股定理或三角角形法，用直角三角形（勾股定理或三角函數(shù)）、解斜三角形（正弦定理或余弦定函數(shù)）、解斜三角形（正弦定理或余弦定理）或相似三角形的數(shù)學(xué)方法求解。理）或相似三角形的數(shù)學(xué)方法求解。 會用整體法和隔離法靈活擇研究對象，求各部分會用整體法和隔離法靈活擇研究對象，求各部分加速度相同的聯(lián)接體中的加速度或合外力時，優(yōu)先考加速度相同的聯(lián)接體中的加速度或合外力時，優(yōu)先

2、考慮慮“整體法整體法”； 如果還要求物體間的作用力，再用如果還要求物體間的作用力，再用“隔離法隔離法”。并對研究對象正確受力分析，熟練運用力的合成分解并對研究對象正確受力分析，熟練運用力的合成分解法、圖解法和正交分解法等常用方法解決平衡類問題。法、圖解法和正交分解法等常用方法解決平衡類問題。 整體法的優(yōu)點是研究對象少，未知量少，方程數(shù)整體法的優(yōu)點是研究對象少，未知量少，方程數(shù)少，求解簡潔。具體應(yīng)用時，應(yīng)將兩種方法結(jié)合起來少，求解簡潔。具體應(yīng)用時，應(yīng)將兩種方法結(jié)合起來使用。使用。1. 整體法整體法：指對物理問題中的整個系統(tǒng)進行分析、研究的方法。在力學(xué)中，就是把幾個物體視為一個整體，作為研究對象，

3、受力分析時，只分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力（外力），不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力（內(nèi)力）。 2. 隔離法隔離法：隔離法是指對物理問題中的單個物體進行分析、研究的方法。在力學(xué)中，就是把要分析的物體從相關(guān)的物體體系中隔離出來，作為研究對象，只分析該研究對象以外的物體對該對象的作用力，不考慮研究對象對其他物體的作用力。 處理連結(jié)體問題的方法處理連結(jié)體問題的方法-整體法和隔離法整體法和隔離法在在“連接體運動連接體運動”的問題中，比較常見的連接方式有：的問題中，比較常見的連接方式有：用用細繩細繩將兩個物體連接，物體間的相互作用是通過將兩個物體連接，物體間的相互作用是通過細繩的細繩的“張力張

4、力”體現(xiàn)的。體現(xiàn)的。兩個物體通過互相兩個物體通過互相接觸擠壓接觸擠壓連接在一起，它們間的連接在一起，它們間的相互作用力是相互作用力是“彈力彈力”、“摩擦力摩擦力”連接在一起。連接在一起。記住以下四句話記住以下四句話1.隔離法是解決連接體問題的基本方法隔離法是解決連接體問題的基本方法2.已知內(nèi)力或要求內(nèi)力時，必用隔離法已知內(nèi)力或要求內(nèi)力時，必用隔離法3.求外力、分析外力或與內(nèi)力無關(guān)時，用整體法較簡單求外力、分析外力或與內(nèi)力無關(guān)時，用整體法較簡單4.通常情況下，用整體法與隔離法相結(jié)合較為簡單通常情況下，用整體法與隔離法相結(jié)合較為簡單1.優(yōu)先考慮整體法優(yōu)先考慮整體法例例1.如圖所示，放置在水平地面上

5、的斜面如圖所示，放置在水平地面上的斜面M上有一上有一質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體，若的物體，若m在在 沿斜面沿斜面F的作用下向上勻速的作用下向上勻速運動，運動，M仍保持靜止，已知仍保持靜止，已知M傾角為傾角為。求地面對。求地面對M的支持力和摩擦力。的支持力和摩擦力。解：整體受力分析解：整體受力分析建立直角坐標(biāo)系如圖建立直角坐標(biāo)系如圖由平衡條件可得：由平衡條件可得：Fcos-Ff=0Fsin+FN-(M+m)g=0Ff=Fcos FN=(M+m)g-Fsin同類題練習(xí)同類題練習(xí)求下列情況下粗糙水平面對的支持力和摩擦力求下列情況下粗糙水平面對的支持力和摩擦力m勻速下滑勻速下滑M、m均靜止均靜止M、m均靜止

6、，彈簧被伸長均靜止，彈簧被伸長m加速下滑，加速下滑，M靜止靜止FN=(M+m)gFf=0FN=(M+m)gFf=FFN=(M+m)gFf=F彈彈FN=(M+m)g-masinFf=macos3.3.如圖，質(zhì)量如圖，質(zhì)量m m5 kg5 kg的木塊置于傾角的木塊置于傾角 3737 、質(zhì)量、質(zhì)量M M10 10 kgkg的粗糙斜面上，用一平行于斜面、大小為的粗糙斜面上，用一平行于斜面、大小為50 50 N N的力的力F F推推物體，使木塊靜止在斜面上物體，使木塊靜止在斜面上，求地面對斜面的支持力和靜求地面對斜面的支持力和靜摩擦力。摩擦力。m F M FN=(M+m)g-Fsin370=120NFf

7、=Fcos370=40N4.4.如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為的三角滑塊及其斜面的三角滑塊及其斜面上的物塊靜止在粗糙水平地面上現(xiàn)用力上的物塊靜止在粗糙水平地面上現(xiàn)用力F F垂直作用在物塊上，物塊及滑塊均未被推動，垂直作用在物塊上，物塊及滑塊均未被推動，則滑塊受到地面的靜摩擦力大小為則滑塊受到地面的靜摩擦力大小為 （ ）A0 BFcos CFsin DFtan B5.如圖所示，粗糙的水平地面上有一斜劈，斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑，斜劈保持靜止，則地面對斜劈的摩擦力 （ ）A等于零B不為零，方向向右C不為零，方向向左D不為零，v0較大時方向向左，v0較小時方向向右v0A6.6.用輕

8、質(zhì)細線把兩個質(zhì)量未知的小球懸掛起來，如圖用輕質(zhì)細線把兩個質(zhì)量未知的小球懸掛起來，如圖1 12 2所示，今對小球所示，今對小球a a持續(xù)施加一個向左偏下持續(xù)施加一個向左偏下3030的恒的恒力，并對小球力，并對小球b b持續(xù)施加一個向右偏上持續(xù)施加一個向右偏上3030的同樣大小的同樣大小的恒力，最后達到平衡，表示平衡狀態(tài)的圖可能是的恒力，最后達到平衡，表示平衡狀態(tài)的圖可能是 C例例2.2. 如圖所示，位于水平桌面上的物塊如圖所示，位于水平桌面上的物塊P P，由跨過定，由跨過定滑輪的輕繩與物塊滑輪的輕繩與物塊Q Q相連，從滑輪到相連，從滑輪到P P和到和到Q Q的兩段繩的兩段繩都是水平的。已知都是水

9、平的。已知Q Q與與P P之間以及之間以及P P與桌面之間的動摩與桌面之間的動摩擦因數(shù)都是擦因數(shù)都是，兩物塊的質(zhì)量都是，兩物塊的質(zhì)量都是m m，滑輪的質(zhì)，滑輪的質(zhì) 量、量、滑輪軸上的摩擦都不計，若用一水平向右的力滑輪軸上的摩擦都不計，若用一水平向右的力F F拉拉P P使使它做勻速運動，則它做勻速運動，則F F的大小為（的大小為（ ）A.4mg B.3mgA.4mg B.3mg C.2mg D.mgC.2mg D.mg解析：選整體為研究對象，有解析：選整體為研究對象，有F=2T+2mg,F=2T+2mg,選選Q Q為研為研究對象，有究對象，有T=mgT=mg，因此有，因此有F=4mgF=4mg。

10、因此選項。因此選項A A正正確。確。FQPAABOPQ解析：選擇環(huán)解析：選擇環(huán)P P、Q Q和細繩為研和細繩為研究對象在豎直方向上只受重究對象在豎直方向上只受重力和支持力力和支持力F FN N的作用，而環(huán)動的作用，而環(huán)動移前后系統(tǒng)的重力保持不變，移前后系統(tǒng)的重力保持不變，故故F FN N保持不變?nèi)…h(huán)保持不變?nèi)…h(huán)Q Q為研究為研究對象，其受力如圖示對象，其受力如圖示F FT Tcos cos = mg= mg，當(dāng)，當(dāng)P P環(huán)向左移時，環(huán)向左移時， 將變將變小，故小，故F FT T變小，正確答案為變小，正確答案為B B。mgFN1FT.整體法和隔離法交替使用整體法和隔離法交替使用變形：有一個直角支

11、架變形：有一個直角支架 AOBAOB，AOAO水平放置，表面粗糙，水平放置，表面粗糙，OBOB豎直向下，表面光滑，豎直向下，表面光滑，AOAO上套有小環(huán)上套有小環(huán)P P，OBOB上套有小環(huán)上套有小環(huán) Q Q，兩環(huán)質(zhì)量均為兩環(huán)質(zhì)量均為m m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細繩相連，并在某一位置平衡（如圖），現(xiàn)將細繩相連，并在某一位置平衡（如圖），現(xiàn)將P P環(huán)向左移環(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，態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AOAO桿對桿對P P環(huán)的支持力環(huán)的支持力

12、N N和摩擦力和摩擦力f f的變化情況是：（的變化情況是：（ ） A AN N不變，不變，f f變大變大 B BN N不變，不變，f f變小變小C CN N變大，變大，f f變大變大 D DN N變大，變大，f f變小變小A小結(jié)：小結(jié)： 復(fù)雜的物理問題大多涉及若干個物體或復(fù)雜的物理問題大多涉及若干個物體或物體若干個過程，隔離法是處理復(fù)雜問題的物體若干個過程，隔離法是處理復(fù)雜問題的基本方法。但如果問題能用整體法處理，則基本方法。但如果問題能用整體法處理，則往往比只用隔離法簡便得多，所以處理復(fù)雜往往比只用隔離法簡便得多，所以處理復(fù)雜物理問題時，研究對象能以整體為對象，先物理問題時，研究對象能以整體

13、為對象，先以整體為對象，研究過程能取整個過程就取以整體為對象，研究過程能取整個過程就取整個過程。（若選取某個與所求力有關(guān)的物整個過程。（若選取某個與所求力有關(guān)的物體為研究對象不能順利解答時，應(yīng)注意變換體為研究對象不能順利解答時，應(yīng)注意變換研究對象）研究對象）例例3.3. 如圖所示，質(zhì)量為、頂角為如圖所示，質(zhì)量為、頂角為的直角劈和質(zhì)量為的正的直角劈和質(zhì)量為的正方體放在兩豎直墻和水平面之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)方體放在兩豎直墻和水平面之間，處于靜止?fàn)顟B(tài).m.m與與M M相接觸，相接觸，若不計一切摩擦，求若不計一切摩擦，求（1 1）水平面對正方體的彈力大小；）水平面對正方體的彈力大小；（2 2）墻面對正方體

14、的彈力大小。）墻面對正方體的彈力大小。mMmMMgNF1F2（2 2）對）對MM進行受力分析進行受力分析 聯(lián)立以上三式解出墻面對正方體聯(lián)立以上三式解出墻面對正方體的彈力大小的彈力大小8.如圖所示，三個物體均靜止，F(xiàn)=2N（方向水平），則A與B之間，B與C之間，C與地面之間的摩擦力分別為（ ）A.0、0、0B.0、1N、1NC.0、2N、2ND. 2N、2N、2NABCFc10.質(zhì)量均為質(zhì)量均為m的的a、b兩木塊疊放在水平面上，如圖兩木塊疊放在水平面上，如圖所示，所示，a受到斜向上與水平面成受到斜向上與水平面成角的力角的力F作用，作用，b受受到斜向下與水平面成到斜向下與水平面成角等大的力角等大的

15、力F作用，兩力在同作用，兩力在同一豎直平面內(nèi)，此時兩木塊保持靜止，則一豎直平面內(nèi)，此時兩木塊保持靜止，則( )A.b對對a的支持力一定等于的支持力一定等于mgB.水平面對水平面對b的支持力可能大于的支持力可能大于2mgC.a、b之間一定存在靜摩擦力之間一定存在靜摩擦力D.b與水平面之間可能存在靜摩擦力與水平面之間可能存在靜摩擦力C 9.如下圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的四塊相同的磚，用兩個大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動，則：(1)第1塊磚和第4塊磚受到木板的摩擦力各為多大?(2)第2塊磚和第3塊磚之間的相互作用的摩擦力為多大?(3)第3塊磚受到第4塊磚的摩擦力為多大?

16、解解:(1)以四塊磚為對象得：以四塊磚為對象得：f=2mg 方向向上方向向上(2)以以1、2塊磚為對象得：塊磚為對象得：f1=0(3)以第四塊磚為對象得：以第四塊磚為對象得：f4=mg 方向向上方向向上14.14.如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M M的直角三棱柱的直角三棱柱A A放在水平地面上，放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為。質(zhì)量為質(zhì)量為m m的光的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A A和和B B都處于靜止?fàn)疃继幱陟o止?fàn)顟B(tài)，求地面對三棱柱支持力和摩擦力各為多少？態(tài)，求地面對三棱柱支持力和摩擦力各為多少

17、？AB隔離體法求得隔離體法求得f=mgtan f=mgtan 整體法求得整體法求得N=(M+m)gN=(M+m)g在解答過程較為復(fù)雜的綜合題時，常常將整體法與隔離法交叉地、聯(lián)合地使用或者叫做不拘一格靈活運用，怎樣有利就怎樣用 18.如圖所示，測力計、繩子和滑輪的質(zhì)量都不計，摩擦不計，物體A重40N，物體B重10N，以下說法正確的是 （ ）A.地面對A的支持力是30N B.測力計示數(shù)20NC.物體A受到的合外力是30ND.測力計示數(shù)30NAB19.19.在圖中有相同兩球放在固定的斜面上，并用一豎直擋在圖中有相同兩球放在固定的斜面上，并用一豎直擋板板MNMN擋住，兩球的質(zhì)量均為擋住，兩球的質(zhì)量均為

18、m m，斜面的傾角為斜面的傾角為，所有摩所有摩擦均不計（擦均不計（ ）BCD先用整體法分析擋板對先用整體法分析擋板對B球的彈力的大小。彈力的方向始球的彈力的大小。彈力的方向始終不變，兩球?qū)π泵娴膲毫﹄S著夾角終不變，兩球?qū)π泵娴膲毫﹄S著夾角的變化而變化。的變化而變化。 再用隔離體法對再用隔離體法對A進行受力分析，隨著夾角的變化，進行受力分析，隨著夾角的變化，B對對A的力以及的力以及A對斜面的力都在變化，但是這兩個力的夾角對斜面的力都在變化，但是這兩個力的夾角始終是九十度始終是九十度20. 20. 如圖，兩根直木棍如圖，兩根直木棍ABAB和和CDCD相互平行，斜靠在豎直墻壁相互平行，斜靠在豎直墻壁

19、上固定不動，一根水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下若保上固定不動，一根水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下若保持兩木棍傾角不變，將兩棍間的距離減小后固定不動，仍持兩木棍傾角不變，將兩棍間的距離減小后固定不動，仍將水泥圓筒放在兩木棍上部，則水泥圓筒在兩木棍上將：將水泥圓筒放在兩木棍上部，則水泥圓筒在兩木棍上將：( )( )A A仍勻速滑下仍勻速滑下 B B加速滑下加速滑下 C C可能靜止可能靜止 D D一定靜止一定靜止重力方向，支持力方向，摩擦力方向都沒重力方向，支持力方向，摩擦力方向都沒有變，那么所有力的大小也就都沒有變。有變，那么所有力的大小也就都沒有變。大家可能認(rèn)為隨著兩木棍間距離的變化，大家可能認(rèn)為隨

20、著兩木棍間距離的變化，泥筒給木棍的壓力可能也會隨之變化，但泥筒給木棍的壓力可能也會隨之變化，但是，需要注意的是，木棍給泥筒豎直方向是，需要注意的是，木棍給泥筒豎直方向上的作用力始終沒有變化，永遠都是等于上的作用力始終沒有變化，永遠都是等于重力，變化的只是水平方向的分力。重力，變化的只是水平方向的分力。A動態(tài)平衡問題的特征是指物體的加速度和速動態(tài)平衡問題的特征是指物體的加速度和速度始終為零。解決動態(tài)平衡問題的方法一般采用度始終為零。解決動態(tài)平衡問題的方法一般采用解析法和圖解法。解析法是列平衡方程，找出各解析法和圖解法。解析法是列平衡方程，找出各力之間的關(guān)系進行判斷；圖解法是利用平行四邊力之間的關(guān)

21、系進行判斷；圖解法是利用平行四邊形定則或三角形定則，做出若干平衡狀態(tài)的示意形定則或三角形定則，做出若干平衡狀態(tài)的示意圖，根據(jù)力的有向線段的長度和角度的變化確定圖，根據(jù)力的有向線段的長度和角度的變化確定力的大小和方向的變化情況。力的大小和方向的變化情況。例例1.1.用與豎直方向成用與豎直方向成角（角（4545）的傾斜輕繩）的傾斜輕繩a a和水平輕和水平輕繩繩b b共同固定一個小球，這時繩共同固定一個小球，這時繩b b的拉力為的拉力為F F1 1。現(xiàn)保持小球在原。現(xiàn)保持小球在原位置不動，使繩位置不動，使繩b b在原豎直平面內(nèi)逆時轉(zhuǎn)過在原豎直平面內(nèi)逆時轉(zhuǎn)過角后固定，繩角后固定，繩b b的的拉力變?yōu)槔?/p>

22、力變?yōu)镕 F2 2；再轉(zhuǎn)過；再轉(zhuǎn)過角固定，繩角固定，繩b b的拉力為的拉力為F F3 3，則，則（ ）A AF F1 1=F=F3 3FF2 2 B BF F1 1FF2 2FF3 3C CF F1 1=F=F3 3FFF2 2，選項，選項A A、D D正確正確(2012慶陽模擬慶陽模擬)如圖所示，把球夾在豎直墻面如圖所示，把球夾在豎直墻面AC和木板和木板BC之間，不計摩擦，設(shè)球?qū)Φ膲毫橹g，不計摩擦，設(shè)球?qū)Φ膲毫镕N1，球?qū)Π宓膲毫?，球?qū)Π宓膲毫镕N2，在將板，在將板BC逐漸放至水平的過程中，下列說法中正確的逐漸放至水平的過程中，下列說法中正確的是是( )A.FN1增大，增大，F(xiàn)

23、N2減小減小 B.FN1減小，減小，F(xiàn)N2增大增大C.FN1增大，增大，F(xiàn)N2增大增大 D.FN1減小，減小，F(xiàn)N2減小減小例例2 2如圖所示，固定在水平面上的光滑半球，如圖所示，固定在水平面上的光滑半球，球心球心O O的正上方固定一個小定滑輪，細繩一端的正上方固定一個小定滑輪，細繩一端拴一小球，小球置于半球面上的拴一小球，小球置于半球面上的A A點，另一端點，另一端繞過定滑輪。今緩慢拉繩使小球從繞過定滑輪。今緩慢拉繩使小球從A A點滑到半點滑到半球頂點，則此過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫η蝽旤c，則此過程中，小球?qū)Π肭虻膲毫 FN N及及細繩的拉力細繩的拉力F FT T大小變化情況是大小變化情況是

24、（ ）A AF FN N變大，變大，F(xiàn) FT T變大變大 B BF FN N變小，變小，F(xiàn) FT T變大變大C CF FN N不變，不變，F(xiàn) FT T變小變小 D DF FN N變大，變大，F(xiàn) FT T變小變小解析：小球每一時刻都處于平衡狀態(tài)，作出解析：小球每一時刻都處于平衡狀態(tài)，作出小球的受力分析示意圖，根據(jù)平衡條件，由小球的受力分析示意圖，根據(jù)平衡條件，由矢量三角形和幾何三角形相似，可得矢量三角形和幾何三角形相似，可得FNFTGORhhRGlFRFTNhRGRFNhRGlFT。例例1.1.如圖所示，一根輕繩上端固定在如圖所示，一根輕繩上端固定在O O點，下端拴一個重為點，下端拴一個重為G

25、G的的鋼球鋼球A A，球處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)對球施加一個方向向右的外力，球處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)對球施加一個方向向右的外力F F，使球緩慢偏移，在移動中的每一刻，都可以認(rèn)為球處于平衡狀使球緩慢偏移，在移動中的每一刻，都可以認(rèn)為球處于平衡狀態(tài)，如果外力態(tài)，如果外力F F方向始終水平，最大值為方向始終水平，最大值為2G2G，試求：（，試求：（1 1）輕繩）輕繩張力張力T T的大小取值范圍；（的大小取值范圍；（2 2）在乙圖中畫出輕繩張力與）在乙圖中畫出輕繩張力與coscos的的關(guān)系圖象關(guān)系圖象T T乙乙O Ocoscos O O甲甲F FF F解：（解：（1 1）當(dāng)水平拉力）當(dāng)水平拉力F=0F=0時輕繩時輕繩處

26、于豎直位置，繩子張力最小處于豎直位置，繩子張力最小當(dāng)水平拉力當(dāng)水平拉力F=2GF=2G時，繩子張力最大時，繩子張力最大 . .GTminGGGT5)2(22max因此輕繩的張力范圍是因此輕繩的張力范圍是GTG5（2 2）cosGT 2、極值問題：平衡物體的極值，一般指在力的變化過、極值問題：平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。解決這類問題的方法常用解析程中的最大值和最小值問題。解決這類問題的方法常用解析法，即根據(jù)物體的平衡條件列出方程，在解方程時，采用數(shù)法，即根據(jù)物體的平衡條件列出方程，在解方程時，采用數(shù)學(xué)知識求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。另外，圖解法學(xué)知識求極值或

27、者根據(jù)物理臨界條件求極值。另外，圖解法也是常用的一種方法，即根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量也是常用的一種方法，即根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖，畫出平行四邊形或者矢量三角形進行動態(tài)分析，確定最圖，畫出平行四邊形或者矢量三角形進行動態(tài)分析，確定最大值或最小值。大值或最小值。 1、臨界問題：當(dāng)某物理量變化時，會引起其他幾個物、臨界問題：當(dāng)某物理量變化時，會引起其他幾個物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)恰好出現(xiàn)”或或“恰好不出現(xiàn)恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用，在問題的描述中常用“剛好剛好”、“剛能剛能”、“恰好恰好”等語言敘述。解決這類問題的基本方法是假設(shè)推理等語言敘述。解決這類問題的基本方法是假設(shè)推理法，即先假設(shè)某種情況成立，然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知法，即先假設(shè)某種情況成立，然后再根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識進行論證、求解。識進行論證、求解