(精简易下载版)高考物理解题方法之整体法精讲[1]
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高中物理力学解题中整体法的运用【摘要】本文将围绕高中物理力学解题中整体法展开讨论。
在我们将探讨整体法在解题中的重要性以及解题方法的选择。
接着,正文部分将介绍整体法的概念和原理,以及在动力学和静力学问题中的应用。
我们还会探讨整体法的优势和局限性,并分享如何正确运用整体法解题的技巧。
在我们将总结高中物理中整体法的意义,强调其在解题中的价值。
通过本文的阐述,读者将更加深入地理解和掌握整体法在高中物理力学解题中的重要性和应用价值。
【关键词】高中物理、力学、解题、整体法、动力学、静力学、优势、局限性、运用、意义、总结1. 引言1.1 高中物理力学解题中整体法的重要性在高中物理力学解题中,整体法是一种重要的解题方法,它通过对问题整体的分析和考虑,能够快速准确地解决复杂的物理问题。
整体法能够帮助学生建立整体的思维模式,提高解题的效率和准确性,同时也能帮助学生更好地理解物理学中的一些基本原理和概念。
1.2 解题方法的选择在高中物理力学解题过程中,选择适合的解题方法是非常重要的。
解题方法的选择直接影响到解题的效率和准确性。
在众多解题方法中,整体法是一种常用且有效的方法,尤其在解决力学问题时,整体法的运用可以帮助学生更快速地解决问题。
整体法通过将问题整体化,将问题中的各个部分统一起来,从整体的角度去分析问题,从而简化问题的复杂程度,使得问题更容易解决。
在解决动力学问题时,整体法能够帮助学生将各个物体之间的相互作用看作一个整体系统,从而更清晰地分析物体之间的关系,推导出问题的解。
在解决静力学问题时,整体法同样可以起到很好的作用。
通过将整个系统整体化,将作用在系统上的所有力统一考虑,可以简化问题的分析过程,帮助学生更快速地找到问题的解。
整体法在高中物理力学解题中的应用是十分重要的。
同样需要注意到整体法也有其局限性,不是所有问题都适合使用整体法解决。
学生在运用整体法解题时需要具体问题具体分析,合理选择解题方法,从而更好地解决问题。
一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为 。
解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可。
将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力。
在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F = (M + m)a ,解得:a =2F M m 例2:用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1—2所示,今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是( )解析:表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a + m b )g ,作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1 。
因为系统处于平衡状态,所受合力必为零,由于F a 、F b 大小相等,方向相反,可以抵消,而(m a + m b )g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上。
浅议高中物理力学解题中整体法的运用高中物理力学是物理学中的一个重要分支,它涵盖了广泛的内容,包括运动学、牛顿定律、动量和能量等。
在学习物理力学解题的过程中,我们经常会遇到一些复杂的问题,而整体法是一种有效的解题方法之一。
本文将浅议高中物理力学解题中整体法的运用。
在物理力学中,整体法的运用通常包括以下几个步骤。
要对问题进行整体分析,把所有相关的因素都考虑在内。
要建立合适的数学模型,用公式和方程式将各个因素之间的关系表示出来。
要利用所建立的数学模型进行计算和分析,得出最终的结果。
在运用整体法解决物理问题时,我们需要注意以下几点。
要对问题进行全面的分析,理解问题的背景和要求。
要善于利用物理学原理和公式,将问题转化为数学问题。
要善于利用数学工具进行计算和分析,得出准确的结果。
在实际学习和解题过程中,整体法可以应用于多种类型的物理问题,包括运动学、动力学、动量和能量等方面。
下面以几个例题来说明整体法在高中物理力学解题中的运用。
例题1:一个质量为m的物体以初速度v0由水平桌面上的A点自由滑下,滑到桌的边缘B点飞出。
物体在B点跳跃,垂直上抛。
忽略空气阻力,求在B点离开地面的高度。
解析:对于这个问题,我们可以利用整体法来解决。
要对问题进行整体分析。
物体在A点的速度是v0,在B点的速度是0,所以在B点的机械能等于在A点的机械能。
要建立合适的数学模型。
我们知道,在A点的机械能等于在B点的机械能,即mgh =\frac{1}{2}mv_0^2,所以h = \frac{v_0^2}{2g}。
我们利用所建立的数学模型进行计算,得出在B点离开地面的高度为\frac{v_0^2}{2g}。
例题2:一物体在无摩擦的水平地面上受一个力F作用,由静止开始,t时间内通过距离s,求物体的加速度。
解析:对于这个问题,我们同样可以利用整体法来解决。
要对问题进行整体分析。
物体在t时间内通过距离s,所以可以得到s=vt+1/2at^2。
又物体是由静止开始的,所以v=0,所以s=1/2at^2。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为 .解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才 能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可.将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力.在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F=(M+m)a ,解得:mM F a +=2 例2 用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1—2所示,今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并 对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是 ( )解析 表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a +m b )g ,作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1.因为系统处于平衡状态,所受合力必为零,由于F a 、F b 大小相等,方向相反,可以抵消,而(m a +m b )g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上.再以b 球为研究对象,b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏上30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反,如图所示,故应选A.例3 有一个直角架AOB ,OA 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,OA 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两个环的质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图1—4所示.现将P 环向左移动一段距离,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相比,OA 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 变小D .N 变大,T 变大解析 先把P 、Q 看成一个整体,受力如图1—4—甲所示,则绳对两环的拉力为内力,不必考虑,又因OB 杆光滑,则杆在竖直方向上对Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和OA 杆对它的支持力,所以N 不变,始终等于P 、Q 的重力之和。
高中物理中整体法的解题技巧与应用在高考物理中,力学所占的比重越来越大,而且是高考必考的题型,因此,解决力学难题是物理高考拿高分的关键所在。
当然,对物理这门及其抽象而且难度较大的学科而言,仅仅记住一些公式和概念是远远不够的。
因此,对同学们来说,我们应该通过一定的习题训练,掌握必要的解决技巧就显得非常重要。
目前,整体法被认为是解决力学问题的一种有效方法,本人认为有必要介绍整体法的应用。
一、整体法介绍在高中的学习阶段,很多理科同学都会觉得物理的整个学习过程都很枯燥,甚至有的同学直接放弃了物理的学习。
在我们最初接触到高中物理时,所学的知识就是力学板块。
然而,力学虽然是第一章的内容,但并不是我们想象的那样简单。
整体法,作为解决高中力学问题的常用方法之一,它的核心思想是将几个物体视为一个整体,然后对这个整体进行受力分析,只研究整体的受力情况,不考虑几个物体内部的受力(主要是摩擦力),这样就可以极大地简化受力分析。
在高中的力学学习过程中,应用整体法能够解决很多章节的问题,包括力学受力分析、动力学问题和动量等。
因此,本人认为整体法是解决高中物理难题的一个重要方法,因而有必要进行介绍,旨在为更多的同学提供借鉴。
二、受力分析过程介绍目前,随着高考物理难度的不断提高,即使是力学板块,一般涉及到的题型都是物体处于运动状态,几个物体之间存在相互作用力,然而,有些力是否存在,需要同学们进一步分析,仅仅是受力分析过程,都给很多同学造成了困扰。
在解决这种类型的力学问题时,我们要严格按照解决步骤进行:第一,按照顺序对物体进行受力分析。
我们接触到最多的力包括重力、弹力和摩擦力。
重力是物体受到地球引力而产生的,这个相对比较好分析;而摩擦力需要弹力才能产生,同时摩擦力又分为静摩擦力和动摩擦力两种,所以一般先考虑弹力,最后再分析摩擦力;第二,确定受力的数量和方向。
学过物理的学生都应该知道,力是一个矢量,即既有大小又有方向。
对于重力来说,它的施力物体是地球,因而重力的大小和方向都是唯一的。
高考物理做题技巧方法在审题时,要特别重视题目中的关键词,如物理试题中的静止、匀速、匀加速、初速为零、自由落下、一定、可能等词,还要特别注意逆向题中的关键词,如不正确的、错误的、不可能的等等。
下面是小编为大家整理的关于高考物理做题技巧方法,希望对您有所帮助。
欢迎大家阅读参考学习!高考物理做题技巧方法一、统揽全局,合理安排拿到试卷后,切勿急于答题,首先要看清试题说明的要求,例如开头说明的一些常量取值,元素的原子质量等。
还要看清共有多少道题,多少大题,多少小题,反面有无试题,一方面可以防止由于紧张而漏做试题,另一方面心中有数,便于计划具体的答题时间。
要注意是否有缺页现象,如有应立即报告监考老师。
各科的时间安排,应按分数比值作相应的分配,每二分值占时一分钟。
物理、化学各55分钟左右(或物理60分钟,化学50分钟,视具体地区而定),生物40分钟左右比较合理。
当然如果某一个学科题目较难或者某一学科的分数的比值稍微多一点时间也就应该多一点。
同时自己的优势学科可适当减少时间,劣势学科可适当增加时间。
二、缜密审题,扣题做答“磨刀不误砍柴工”,拿到一个题目,一定要花必要的时间(约10%左右)看清题目、弄清题意。
首先要全面、正确地理解题意,弄清题目要求和解答范围,比如结果保留几位有效数字,重力加速度g取9.8m/s2还是10m/s2等,然后根据要求,抓住重点,认真作答,这样才不会答非所问。
审题不认真也会造成大量失分,例如将题中要求的O、B之间的绳烧断,看成烧断A、B之间的绳,一分不得,造成终生的遗憾。
在审题时,要特别重视题目中的关键词,如物理试题中的静止、匀速、匀加速、初速为零、自由落下、一定、可能等词,还要特别注意逆向题中的关键词,如不正确的、错误的、不可能的等等。
三、深刻理解,描绘情景理综试题,文字描述的可能是一个复杂的运动过程,它可以分成几个不同的阶段,每个阶段中可能有题中所给的已知量,也可能隐藏在题中未给的量或通过作图来描绘情景。
高考物理整体法隔离法解决物理试题技巧和方法完整版及练习题及解析一、整体法隔离法解决物理试题1.如图所示,水平面O 点左侧光滑,O 点右侧粗糙且足够长,有10个质量均为m 完全相同的小滑块(可视为质点)用轻细杆相连,相邻小滑块间的距离为L ,滑块1恰好位于O 点,滑块2、3……依次沿直线水平向左排开,现将水平恒力F 作用于滑块1,经观察发现,在第3个小滑块进入粗糙地带后到第4个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,小滑块做匀速直线运动,已知重力加速度为g ,则下列说法正确的是A .粗糙地带与滑块间的动摩擦因数F mg μ=B 5FL mC .第一个滑块进入粗糙地带后,第二个滑块进入前各段轻杆的弹力大小相等D .在水平恒力F 作用下,10个滑块全部可以进入粗糙地带【答案】B【解析】【详解】A 、对整体分析,根据共点力平衡得,F =3μmg ,解得3F mg μ=,故A 错误. B 、根据动能定理得2122102F L mg L mg L mv μμ⋅-⋅-⋅=⨯,解得5FL v m=B 正确. C 、第一个滑块进入粗糙地带后,整体仍然做加速运动,各个物体的加速度相同,隔离分析,由于选择的研究对象质量不同,根据牛顿第二定律知,杆子的弹力大小不等,故C 错误.D 、在水平恒力F 作用下,由于第4个滑块进入粗糙地带,整体将做减速运动,设第n 块能进入粗焅地带,由动能定理:()(123(1))00F nL mgL n μ-+++⋯+-=-,解得:n =7,所以10个滑块不能全部进入粗糙地带,故D 错误.故选B.2.如图所示,在倾角37θ=︒的光滑斜面上,物块A 静止在轻弹簧上面,物块B 用细线与斜面顶端相连,物块A 、B 紧挨在一起但它们之间无弹力,已知物块A 、B 质量分别为m 和2m ,重力加速度为g ,sin370.6︒=,cos370.8︒=.某时刻将细线剪断,则在细线剪断瞬间,下列说法正确的是A .物块B 的加速度为0.6gB .物块A 的加速度为0.6gC .物块A 、B 间的弹力为0.4mgD .弹簧的弹力为1.8mg【答案】C【解析】【分析】【详解】 剪断细线前,弹簧的弹力:sin 370.6F mg mg =︒=弹细线剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为0.6F mg =弹;剪断细线瞬间,对A 、B 系统,加速度为:3sin 370.43mg F a g m ︒-==弹,即A 和B 的加速度均为0.4g ;以B 为研究对象,根据牛顿第二定律可得2sin372mg T ma ︒-=解得0.4T mg =.故C 正确,ABD 错误.故选C .3.如图所示,A 、B 两滑块的质量分别为4 kg 和2 kg ,用一轻绳将两滑块相连后分别置于两等高的光滑水平桌面上,并用手按着两滑块固定不动。
浅议高中物理力学解题中整体法的运用力学是物理学中的一个重要分支,主要研究物体的运动和受力情况。
在高中物理学习中,会遇到许多与力学相关的解题问题。
而在解决这些问题时,整体法是一种常用的解题方法。
本文将对高中物理力学解题中整体法的运用进行浅议。
整体法是一种通过将系统整体与局部两个方面相结合的解题方法,通过抓住整体特点来解决问题。
在物理力学解题中,整体法分为以下几个方面的运用:首先是对问题的整体把握。
在解题时,首先要对问题整体进行分析。
在解决动力学问题时,要了解物体受力的情况、物体的运动方向等。
通过对问题的整体把握,能够更好地理解问题所涉及的物理概念和方程式,为后续的解题提供指导。
其次是通过整体特点进行推理。
在解答物理力学问题时,有时可以通过对物体整体特点的推理,快速找到解题的方法。
在解决重力问题时,可以通过推理找到物体受力平衡的条件,从而确定物体的加速度和速度。
通过对问题整体进行推理,可以快速找到解题的思路,提高解题效率。
然后是通过整体与局部相结合进行计算。
在解答物理力学问题时,通常需要将问题分解成局部进行计算,再将局部的结果整合到整体中。
在解决静力学问题时,可以将物体分解成不同的部分,分别计算每个部分所受到的力和力矩,再将结果整合到整体中。
通过整体与局部相结合的计算,能够更准确地得到解题结果。
最后是通过整体与局部相比较来验证答案。
在解答物理力学问题时,通常需要通过对整体与局部的比较来验证答案的准确性。
在解决动量守恒问题时,可以通过比较物体的总动量在开始和结束时的大小来验证答案的正确性。
通过整体与局部相比较的验证,能够更确保解题结果的准确性。
整体法在高中物理力学解题中具有重要的应用价值。
通过对问题整体的把握、整体特点的推理、整体与局部的相结合计算以及整体与局部的比较验证,能够更好地解决物理力学问题。
学生在解答物理力学问题时,可以尝试使用整体法这种解题方法,提高解题效率和准确性。
在学习中要注重培养对问题整体的把握和推理能力,以便更好地应用整体法解决问题。
高考物理整体法隔离法解决物理试题技巧(很有用)及练习题一、整体法隔离法解决物理试题1.如图所示,水平面O 点左侧光滑,O 点右侧粗糙且足够长,有10个质量均为m 完全相同的小滑块(可视为质点)用轻细杆相连,相邻小滑块间的距离为L ,滑块1恰好位于O 点,滑块2、3……依次沿直线水平向左排开,现将水平恒力F 作用于滑块1,经观察发现,在第3个小滑块进入粗糙地带后到第4个小滑块进入粗糙地带前这一过程中,小滑块做匀速直线运动,已知重力加速度为g ,则下列说法正确的是A .粗糙地带与滑块间的动摩擦因数F mgμ= B 5FL mC .第一个滑块进入粗糙地带后,第二个滑块进入前各段轻杆的弹力大小相等D .在水平恒力F 作用下,10个滑块全部可以进入粗糙地带 【答案】B 【解析】 【详解】A 、对整体分析,根据共点力平衡得,F =3μmg ,解得3Fmgμ=,故A 错误. B 、根据动能定理得2122102F L mg L mg L mv μμ⋅-⋅-⋅=⨯,解得5FL v m=B 正确. C 、第一个滑块进入粗糙地带后,整体仍然做加速运动,各个物体的加速度相同,隔离分析,由于选择的研究对象质量不同,根据牛顿第二定律知,杆子的弹力大小不等,故C 错误.D 、在水平恒力F 作用下,由于第4个滑块进入粗糙地带,整体将做减速运动,设第n 块能进入粗焅地带,由动能定理:()(123(1))00F nL mgL n μ-+++⋯+-=-,解得:n =7,所以10个滑块不能全部进入粗糙地带,故D 错误.故选B.2.如图所示,在倾角37θ=︒的光滑斜面上,物块A 静止在轻弹簧上面,物块B 用细线与斜面顶端相连,物块A 、B 紧挨在一起但它们之间无弹力,已知物块A 、B 质量分别为m 和2m ,重力加速度为g ,sin370.6︒=,cos370.8︒=.某时刻将细线剪断,则在细线剪断瞬间,下列说法正确的是A .物块B 的加速度为0.6g B .物块A 的加速度为0.6gC .物块A 、B 间的弹力为0.4mgD .弹簧的弹力为1.8mg【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】剪断细线前,弹簧的弹力:sin 370.6F mg mg =︒=弹 细线剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,仍为0.6F mg =弹; 剪断细线瞬间,对A 、B 系统,加速度为:3sin 370.43mg F a g m︒-==弹,即A 和B 的加速度均为0.4g ;以B 为研究对象,根据牛顿第二定律可得2sin372mg T ma ︒-= 解得0.4T mg =.故C 正确,ABD 错误.故选C .3.如图所示,一个“V”形槽的左侧挡板A 竖直,右侧挡板B 为斜面,槽内嵌有一个质量为m 的光滑球C .“V”形槽在水平面上由静止开始向右做加速度不断减小的直线运动的一小段时间内,设挡板A 、B 对球的弹力分别为F 1、F 2,下列说法正确的是( )A .F 1、F 2都逐渐增大B .F 1、F 2都逐渐减小C .F 1逐渐减小,F 2逐渐增大D .F 1、F 2的合外力逐渐减小 【答案】D 【解析】光滑球C 受力情况如图所示:F2的竖直分力与重力相平衡,所以F2不变;F1与F2水平分力的合力等于ma,在V形槽在水平面上由静止开始向右做加速度不断减小的直线运动的一小段时间内,加速度不断减小,由牛顿第二定律可知F1不断减小,F1、F2的合力逐渐减小,故D正确,A、B、C错误;故选D.【点睛】以光滑球C为研究对象,作出光滑球C受力情况的示意图;竖直方向上受力平衡,水平方向根据牛顿第二定律求出加速度的大小,结合加速度的变化解答.4.如图所示,水平地面上有一楔形物块a,其斜面上有一小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上.a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动.当它们刚运行至轨道的粗糙段时可能正确的是A.绳的张力减小,斜面对b的支持力不变B.绳的张力增加,斜面对b的支持力减小C.绳的张力减小,地面对a的支持力不变D.绳的张力增加,地面对a的支持力减小【答案】C【解析】【详解】在光滑段运动时,物块a及物块b均处于平衡状态,对a、b整体受力分析,受重力和支持力,二力平衡;对b受力分析,如图,受重力、支持力、绳子的拉力,根据共点力平衡条件,有F cosθ-F N sinθ=0 ①;F sinθ+F N cosθ-mg=0 ②;由①②两式解得:F=mg sinθ,F N=mg cosθ;当它们刚运行至轨道的粗糙段时,减速滑行,系统有水平向右的加速度,此时有两种可能;①物块a、b仍相对静止,竖直方向加速度为零,由牛顿第二定律得到:F sinθ+F N cosθ-mg=0 ③;F N sinθ-F cosθ=ma④;由③④两式解得:F=mgsinθ-ma cosθ,F N=mg cosθ+ma sinθ;即绳的张力F将减小,而a对b的支持力变大;再对a、b整体受力分析竖直方向重力和支持力平衡,水平方向只受摩擦力,重力和支持力二力平衡,故地面对a支持力不变.②物块b相对于a向上滑动,绳的张力显然减小为零,物体具有向上的分加速度,是超重,支持力的竖直分力大于重力,因此a对b的支持力增大,斜面体和滑块整体具有向上的加速度,也是超重,故地面对a的支持力也增大.综合上述讨论,结论应该为:绳子拉力一定减小;地面对a的支持力可能增加或不变;a 对b的支持力一定增加;故A,B,D错误,C正确.故选C.5.如图所示的电路中,电源电动势为E.内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R.电压表为理想电表,K为单刀双掷开关,当开关由1位置掷到2位置时,下列说法中正确的是()A.L1亮度不变,L2将变暗B.L1将变亮,L2将变暗C.电源内阻的发热功率将变小D.电压表示数将变小【答案】D【解析】开关在位置1时,外电路总电阻R总=,电压表示数U=E=,同理,两灯电压U1=U2=E,电源内阻的发热功率为P热==。
浅议高中物理力学解题中整体法的运用力学是物理学的一个分支,研究物体的运动和受力情况。
在高中物理学学习中,力学是一个重要的知识点,学生需要能够解决各种力学问题。
在解题中,整体法是一个重要的解题方法,能够帮助学生更好地理解问题和解决问题。
整体法是指把一个问题看作一个整体,综合考虑各个部分之间的关系,通过对整体的研究和分析,来解决问题。
在力学解题中,整体法的应用主要有以下几个方面。
整体法可以帮助学生理清问题的思路。
在解题时,学生往往面临各种各样的信息和条件,很容易陷入复杂的计算中。
但是通过应用整体法,学生可以把一个问题看作一个整体,从整体的角度来思考和分析,能够把握住问题的关键点和思路,避免陷入无关紧要的计算中。
整体法可以帮助学生建立物理模型。
在解决力学问题时,建立合适的物理模型是非常重要的。
通过整体法的运用,学生可以将问题中的各个物体、力和条件,整合为一个物理模型,从而更好地理解问题和解决问题。
通过建立物理模型,学生可以准确地描述物体的运动和受力情况,为后续的计算提供依据。
整体法可以帮助学生找到问题的解题关键。
有些问题看似复杂,但通过整体法的运用,可以找到问题的解题关键。
以弹力问题为例,当一个弹簧受到拉伸或压缩时,存在弹力的作用。
通过整体法的运用,可以发现弹力是该问题的解题关键,学生可以根据弹簧的恢复力来计算物体的加速度和位移等。
整体法可以帮助学生分析问题的物理意义。
在解决力学问题时,学生不仅需要计算出结果,还需要理解和分析结果的物理意义。
通过整体法的运用,学生可以将计算结果和物理意义相结合,更深入地理解问题。
在解决平抛问题时,通过整体法的运用,可以计算出物体的飞行时间、水平距离和最大高度等,然后分析结果的物理意义,比如物体的斜向速度、加速度等。
一、整体法方法简介整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。
整体思维是一种综合思维,也可以说是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。
因此在物理研究与学习中善于运用整体研究分析、处理和解决问题,一方面表现为知识的综合贯通,另一方面表现为思维的有机组合。
灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果,显现“变”的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲例1:如图1—1所示,人和车的质量分别为m 和M ,人用水平力F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平地面是光滑的,则车的加速度为 。
解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才能求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛顿第二定律求解即可。
将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力。
在竖直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为2F ,所以有:2F = (M + m)a ,解得:a =2F M m 例2:用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1—2所示,今对小球a 持续施加一个向左偏下30°的恒力,并对小球b 持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是( )解析:表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球a 和小球b 的拉力的方向,只要拉力方向求出后,。
图就确定了。
先以小球a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力(m a + m b )g ,作用在两个小球上的恒力F a 、F b 和上端细线对系统的拉力T 1 。
因为系统处于平衡状态,所受合力必为零,由于F a 、F b 大小相等,方向相反,可以抵消,而(m a + m b )g 的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力T 1的方向必然竖直向上。
再以b 球为研究对象,b 球在重力m b g 、恒力F b 和连线拉力T 2三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏上30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力T 2的方向必与恒力F b 和重力m b g 的合力方向相反,如图所示,故应选A 。
例3:有一个直角架AOB ,OA 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,OA 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两个环的质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不何伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图1—4所示。
现将P 环向左移动一段距离,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相比,OA 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 变小D .N 变大,T 变大解析:先把P 、Q 看成一个整体,受力如图1—4—甲所示,则绳对两环的拉力为内力,不必考虑,又因OB 杆光滑,则杆在竖直方向上对Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和OA 杆对它的支持力,所以N 不变,始终等于P 、Q 的重力之和。
再以Q 为研究对象,因OB 杆光滑,所以细绳拉力的竖直分量等于Q 环的重力,当P 环向左移动一段距离后,发现细绳和竖直方向夹角a 变小,所以在细绳拉力的竖直分量不变的情况下,拉力T 应变小。
由以上分析可知应选B 。
例4:如图1—5所示,质量为M 的劈块,其左右劈面的倾角分别为θ1 = 30°、θ2 = 45°,质量分别为m 1 =和m 2 = 2.0kg 的两物块,同时分别从左右劈面的顶端从静止开始下滑,劈块始终与水平面保持相对静止,各相互接触面之间的动摩擦因数均为μ = 0.20 ,求两物块下滑过程中(m 1和m 2均未达到底端)劈块受到地面的摩擦力。
(g = 10m/s 2)解析:选M 、m 1和m 2构成的整体为研究对象,把在相同时间内,M 保持静止,m 1和m 2分别以不同的加速度下滑三个过程视为一个整体过程来研究。
根据各种性质的力产生的条件,在水平方向,整体除受到地面的静摩擦力外,不可能再受到其他力;如果受到静摩擦力,那么此力便是整体在水平方向受到的合外力。
根据系统牛顿第二定律,取水平向左的方向为正方向,则有:F 合x = Ma ′+ m 1a 1x -m 2a 2x其中a ′、a 1x 和a 2x 分别为M 、m 1和m 2在水平方向的加速度的大小,而a ′= 0 ,a 1x = g (sin30°-μcos30°) ⋅cos30° ,a 2x = g (sin45°-μcos45°) ⋅cos45° 。
所以:F 合 = m1g (sin30°-μcos30°) ⋅cos30°-m 2g (sin45°-μcos45°)⋅cos45°×10×(12-2.0×10×=-2.3N 负号表示整体在水平方向受到的合外力的方向与选定的正方向相反。
所以劈块受到地面的摩擦力的大小为2。
3N ,方向水平向右。
例5:如图1—6所示,质量为M 的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面上(斜面固定),一质量为m 的人在车上沿平板向下运动时,车恰好静止,求人的加速度。
解析:以人、车整体为研究对象,根据系统牛顿运动定律求解。
如图1—6—甲,由系统牛顿第二定律得:(M + m)gsin θ = ma=M m m+gsin θ 解得人的加速度为 a 例6:如图1—7所示,质量M = 10kg 的木块ABC 静置 于粗糙的水平地面上,滑动摩擦因数μ = 0.02 ,在木块的倾角θ为30°的斜面上,有一质量m = 1.0kg 的物块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 ,在这个过程中木块没有动,求地面对木块的摩擦力的大小和方向。
(重力加速度取g = 10/s 2)解析:物块m 由静止开始沿木块的斜面下滑,受重力、弹力、摩擦力,在这三个恒力的作用下做匀加速直线运动,由运动学公式可以求出下滑的加速度,物块m 是处于不平衡状态,说明木块M 一定受到地面给它的摩察力,其大小、方向可根据力的平衡条件求解。
此题也可以将物块m 、木块M 视为一个整体,根据系统的牛顿第二定律求解。
由运动学公式得物块m 沿斜面下滑的加速度:a =22t 0v v 2s -=2t v 2s =21.42 1.4⨯= 0.7m/s 2 以m 和M 为研究对象,受力如图1—7—甲所示。
由系统的牛顿第二定律可解得地面对木块M 的摩擦力为f = macos θ = 0.61N ,方向水平向左。
例7:有一轻质木板AB 长为L ,A 端用铰链固定在竖直墙上,另一端用水平轻绳CB 拉住。
板上依次放着A 、B 、C 三个圆柱体,半径均为r ,重均为G ,木板与墙的夹角为θ ,如图1—8所示,不计一切摩擦,求BC 绳上的张力。
解析:以木板为研究对象,木板处于力矩平衡状态,若分别以圆柱体A 、B 、C 为研究对象,求A 、B 、C 对木板的压力,非常麻烦,且容易出错。
若将A 、B 、C 整体作为研究对象,则会使问题简单化。
以A 、B 、C 整体为研究对象,整体受到重力3G 、木板的支持力F 和墙对整体的支持力F N ,其中重力的方向竖直向下,如图1—8—甲所示。
合重力经过圆柱B 的轴心,墙的支持力F N 垂直于墙面,并经过圆柱C 的轴心,木板给的支持力F 垂直于木板。
由于整体处于平衡状态,此三力不平行必共点,即木板给的支持力F 必然过合重力墙的支持力F N 的交点。
根据共点力平衡的条件:ΣF = 0 ,可得:F =3G sin θ。
由几何关系可求出F 的力臂 L = 2rsin 2θ +r sin θ+ r·cotθ 以木板为研究对象,受力如图1—8—乙所示,选A 点为转轴,根据力矩平衡条件ΣM =0 ,有:F ⋅L = T ⋅Lcos θ即:213Gr(2sin cot )sin sin θ++θθθ= T ⋅Lcos θ 解得绳CB 的张力:T =3Gr L (2tan θ +21cos sin cos +θθ⋅θ) 例8:质量为1.0kg 的小球从高20m 处自由下落到软垫上,反弹后上升的最大高度为5.0m ,小球与软垫接触的时间为1.0s ,在接触时间内小球受合力的冲量大小为(空气阻力不计,取g = 10m/s 2) ( )A .10N ⋅sB .20 N ⋅sC .30 N ⋅sD .40 N ⋅s解析:小球从静止释放后,经下落、接触软垫、反弹上升三个过程后到达最高点。
动量没有变化,初、末动量均为零,如图1—9所示。
这时不要分开过程求解,而是要把小球运动的三个过程作为一个整体来求解。
设小球与软垫接触时间内小球受到合力的冲量大小为I ,下落高度为H 1 ,下落时间为t 1 ,接触反弹上升的高度为H 2 ,上升的时间为t2 ,则以竖直向上为正方向,根据动量定理得:-mg ⋅t 1+ I -mg ⋅t 2 = 0而 t 1t 2图1—8乙图1—9故:⋅s答案:C例9:总质量为M 的列车以匀速率v 0在平直轨道上行驶,各车厢受的阻力都是车重的k 倍,而与车速无关。
某时刻列车后部质量为m 的车厢脱钩,而机车的牵引力不变,则脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度是多少? 解析:此题求脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度,就机车来说,在车厢脱钩后,开始做匀加速直线运动,而脱钩后的车厢做匀减速运动,由此可见,求机车的速度可用匀变速直线运动公式和牛顿第二定律求解。
现在若把整个列车当作一个整体,整个列车在脱钩前后所受合外力都为零,所以整个列车动量守恒,因而可用动量守恒定律求解。
根据动量守恒定律,得:Mv 0 = (M -m)V即:V =0Mv M m- 即脱钩的车厢刚停下的瞬间,前面列车的速度为0Mv M m -。
【说明】显然此题用整体法以列车整体为研究对象,应用动量守恒定律求解比用运动学公式和牛顿第二定律求简单、快速。
例10:总质量为M 的列车沿水平直轨道匀速前进,其末节车厢质量为m ,中途脱钩,司机发觉时,机车已走了距离L ,于是立即关闭油门,撤去牵引力,设运动中阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的,求,当列车两部分 都静止时,它们的距离是多少?解析:本题若分别以机车和末节车厢为研究对象用运动学、牛顿第二定律求解,比较复杂,若以整体为研究对象,研究整个过程,则比较简单。