专题整体法和隔离法的应用
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整体法与隔离法经典例题(一)例1有两个质量分别为m1和m2的物体,用轻绳连接放在光滑水平面上,受到一个水平向右的拉力F。
求绳子的拉力大小。
这时候呢,咱们就可以用整体法先来看。
把m1和m2看成一个整体呀,根据牛顿第二定律 F =(m1 + m2)a,就能算出它们整体的加速度a = F /(m1 + m2)。
然后再用隔离法,单独看m1或者m2。
比如说看m1,它只受到绳子的拉力T,根据牛顿第二定律T = m1a,把前面算出的a代入,就得到T = m1F /(m1 + m2)。
(二)例2一个斜面固定在水平面上,斜面上有一个质量为m的滑块。
斜面的倾角为θ,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ。
现给滑块一个沿斜面向上的力F,使滑块匀速上滑。
求力F的大小。
首先呢,用整体法不太好直接求解。
那我们就用隔离法,对滑块进行受力分析。
滑块受到重力mg,垂直斜面向上的支持力N,沿斜面向下的摩擦力f = μN,还有向上的拉力F。
根据垂直斜面方向受力平衡,N = mgcosθ。
在沿斜面方向,滑块匀速上滑,受力平衡,所以F = mgsinθ+ μmgcosθ。
(三)例3三个物体A、B、C依次叠放在一起,放在水平地面上。
A的质量为m1,B的质量为m2,C的质量为m3。
现对A施加一个水平向右的力F,三个物体一起向右做加速运动,它们之间的摩擦因数都为μ。
求B对C的摩擦力大小。
我们先用整体法,把A、B、C看成一个整体,根据牛顿第二定律F =(m1 + m2 + m3)a,算出整体的加速度a = F /(m1 + m2 + m3)。
然后用隔离法看C,C只受到B对它的摩擦力f,根据牛顿第二定律f = m3a,把a代入就得到f = m3F /(m1 + m2 + m3)。
(四)例4一个质量为m的小球,用轻绳系着,在一个半径为R的光滑半圆形轨道内运动。
小球从轨道的最低点以速度v0开始运动。
求小球运动到最高点时的速度大小。
这里呢,我们可以在小球从最低点到最高点的过程中,用整体法看能量的转化。
受力分析、物体的平衡1.隔离法:将某物体从周围物体中隔离出来,单独分析该物体所受到的各个力,称为隔离法。
隔离法的原则:把相连结的各个物体看成一个整体,如果要分析的是整体内物体间的相互作用力(即内力),就要把跟该力有关的某物体隔离出来。
当然,对隔离出来的物体而言,它受到的各个力就应视为外力了。
2.整体法:把相互连结的几个物体视为一个整体(系统),从而分析整体外的物体对整体中各个物体的作用力(外力),称为整体法。
整体法的基本原则:(1)当整体中各物体具有相同的加速度(加速度不相同的问题,中学阶段不建议采用整体法)或都处于平衡状态(即a =0)时,命题要研究的是外力,而非内力时,选整体为研究对象。
(2)整体法要分析的是外力,而不是分析整体中各物体间的相互作用力(内力)。
(3)整体法的运用原则是先避开次要矛盾(未知的内力)突出主要矛盾(要研究的外力)这样一种辨证的思想。
3.整体法、隔离法的交替运用对于连结体问题,多数情况既要分析外力,又要分析内力,这时我们可以采取先整体(解决外力)后隔离(解决内力)的交叉运用方法,当然个别情况也可先隔离(由已知内力解决未知外力)再整体的相反运用顺序。
考点二:共点力作用下物体的平衡1.平衡状态一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,就说这个物体处于平衡状态.如光滑水平面上做匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等,这些物体都处于平衡状态.2.共点力的平衡条件 在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即0F =合。
3.平衡条件的推论(1)如果物体在两个力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等、方向相反,为一对平衡力。
(2)如果物体在三个力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。
(3)如果物体受多个力作用而处于平衡状态,其中任何一个力与其他力的合力大小相等、方向相反。
(4)当物体处于平衡状态时,沿任意方向物体所受的合力均为零。