多体平衡问题、整体法与隔离法一相关基础知识<一>整体法的条件 是两物体对地静止或作匀速直线运动,或两物体虽作加速运动但相对静止(即对地有共同的加速度)<二>整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法<三>整体法的思维特点:整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在物理 中的运用<四>整体法的优点:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受 力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵巧 地解决问题<五>一般适用特点 通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(或一个物体的各部分)间的相互作用时,用隔离法;有时解答一个问题需要多次选取研究对象, 整体法和隔离法交替应用.<六>选择研究对象是解决物理问题的首要环节.研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度.对于连结体的平衡问题,若所求的力或所研究问题仅涉及系统的外力时,一般采用整体法,只分析系统的外力列平衡式即可;若所求的力是系统 的内力或所研究问题涉及系统的内力时,采用隔离法,一般隔离受力较少的物体进行分析 <七>运用整体法解题的基本步骤:① 明确研究的系统或运动的全过程。
② 画出系统的受力图和运动全过程的示意图③ 寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解<八>运用隔离法解题的基本步骤:① 明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象选择原则是:一要包含待求量,二是所选隔 离对象和所列方程数尽可能少② 将研究对象从系统中隔离出来;或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来③ 对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程 示意图④ 寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解<九>注意事项 隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成所以,两种方法的取舍,并无绝对的界限, 必须具体分析,灵活运用无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的 出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则如果能够运用整体法, 我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物 体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法.对于大多 数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法. 二.【题型攻略】1. 对于多体平衡问题,优先考虑运用整体法(无需考虑系统的内力时),涉及系统内力问题时使用隔离法。
2. 对于连接体问题,多数情况既要分析外力又要分析内力,两种基本思维流程:①先整体(已知外力),后隔离(求内力);②先隔离(已知内力),后整体(求外力)三经典例题例1.有一个直角支架AOB, A0是水平放置,表面粗糙.0B竖直向下, 表面光滑.OA 上套有小环P, 0B套有小环Q,两环质量均为m,两环间 由一根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,如图 所示•现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么移动后的 平衡状态和原来的平衡状态相比较,AO杆对P的支持力F和细绳上的N)B. F不变,F变小NTD. F变大,F变小NT拉力F的变化情况是:(TA. F不变,F变大NTC. F变大,F变大2m mT7T?777777777777777777NT例2.如图,质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计,质量为m的图2 1物块B与地面的动摩擦因数为卩,在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动,A对B的作用力为 例3•如图所示的三个物体质量分别为叫、气和叫,带有滑轮的物体放在 光滑水平面上,滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均不计,为使三个物体无相对运动,水平推力F等于多少例4•如图所示,放置在水平地面上的斜面M上有 一质量为m的物体,若m在沿斜面F的作用下向 上匀速运动,M仍保持静止,已知M倾角为0。
求 地面对M的支持力和摩擦力例5:如图所示,A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,被剪断瞬间,A、B两球的加速^A B -—度分别为()M 2B例6.如图所示,倾角为的斜面A固定在水平面上木块B、C的质量分别为M、m,始终 保持相对静止,共同沿斜面下滑B的上表面保持水平,A、B间的动摩擦因数为卩1) 当B、C共同匀速下滑;(2)当8、C共同加速下滑时,分别求B、C所受的各力三【真题佐证】上,质量为m的木块静止在斜面体上下列结论正确的是A. 木块收到的摩擦力大小是mgcosaB. 木块对斜两体的压力大小是mg sin aC. 桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin acosaD. 桌面对斜面体的支持力大小是(M+m) g2. (2011 •海南理综卷)如图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速 度vo匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力( )A. 等于零 B.不为零,方向向右C. 不为零,方向向左 D.不为零,v较大时方向向左,v较小时方向向右00)3. (2010 •安徽理综・T19)L型木板P (上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定 在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示。
若P、Q—起沿斜面匀速下 滑,不计空气阻力则木板P的受力个数为()A. 3 B.4 C. 5 D.64. (2013湖北省荆门市髙三元月调考)如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在 内壁光滑的半球形容器底部0’处(0为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点已知容器半径为R、与水平面地面之间的动摩擦因数为u,0P与水平方向的夹角为9=30° •下列说法正确的是A. 容器相对于水平面有向左的运动趋势B. 容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上C.轻弹簧对小球的作用力大小为mgD.弹簧原长为R+ mgk5. (2013山东淄博一中阶段性检测)质量为M的三角形框架ABC内用OD、OE两段细绳吊着一个质量为m的物体,OE段水平,整个装置处于静止,说法正确的是 ( )|A. 框架对地面的压力等于(M+m) gB. 框架与地面间没有摩擦力作用C.OD 中的拉力可能等于 mgD.OE 中的拉力大于 OD 中的拉力6. (2013哈尔滨三中月考)粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质 量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连木块间的动摩擦因数均为卩,木块与水平面间 的动摩擦因数相同,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
现用水平拉力F拉其中一个质量 为2m的木块,使四个木块一起匀速前进则需要满足的条件是:A. 木块与水平面间的动摩擦因数最大为-3B. 木块与水平面间的动摩擦因数最大为2-3C. 水平拉力F最大为2umgD. 水平拉力F最大为6umg7. (2013湖北八校3月)质量为m的物体放在质量为M、倾角为9的斜面体 上,斜面体置于粗糙的水平地面上,用平行于斜面的力F拉物体m使其沿斜 面向下匀速运动,M始终静止,则下列说法正确的是A. 地面对M的摩擦力大小为Fcos9[B. 地面对M的支持力为(M+m) gC. 物体m对M的摩擦力的大小为FD. M对物体m的作用力竖直向上8. (浙江省温州市十校联合体2013届髙三上学期期初考 试物理试题)如图所示,横截面为直角三角形斜劈A, 放在粗糙的水平地面上,在劈与竖直墙壁之间放置一光 滑球B,系统处于静止状态在球B上施一通过球心的力F,系统仍保持静止,下列说法正确的是{A. B所受合外力增大 B. B对竖直墙壁的压力增大C. 地面对A的摩擦力减小 D. A对地面的摩擦力将小于B对墙壁的压力9. (2013安徽师大摸底)如图所示,物体B叠放在物体A 上, A、B的质量均为m,且上、下表面均与斜面平行,它们以共同速度沿倾角为0的固定斜面C匀速下滑,则()A. A,B间没有静摩擦力B. A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上C. A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsin0D. A与B间的动摩擦因数卩=tan0 10 (2013浙江省温州市十校联合体髙三上学期期初)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用下向右滑行,长木板处于静止状态。
已知木块与木板间的动摩擦因数为比,木板与地面间的动摩擦因数为卩2下列说法正确的是A. 木板受到地面的摩擦力的大小一定是uimgB. 木板受到地面的摩擦力的大小一定是卩2(m+M) gC. 当F>U2(m+M)g时,木板与木块之间发生相对运动D. 无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动。