力学专题:整体法和隔离法

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1、专题整体法和隔离法1. 整体法:整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。 在力学中,就是把几个物体视为一个整体作为研究对象,受力分析时,只分析这一整 体之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。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体规律,从而避开了中间环节的繁琐推 算,進够灵活地解决问题。通常在分析外力对系统的作用时,用整体法。2. |隔离法:隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法。 在力学中,就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,

2、作为研究对象,只分 析该研究对象以外的物体对该对象的作用力,不考虑研究对象对其他物体的作用力。隔离法的优点:容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形,问题处理 起来比较方便、简单,便于初学者使用。在分析系统内各物体(或一个物体的各个部 分)间的相互作用时用隔离法。例1.如图1所示,质量为m=2kg的物体,置于质量为M =10kg的斜面体上,现用一平行于斜面的力F = 20N推物体,使物体向上匀速运动,斜面体的倾角口 = 3丁,始终保持静止,求地面对斜面体的摩擦力和支持力(取跖1饬心) 解析:(1)隔离法:先对物体m受力分析,如图甲所示。由平衡条件有垂直斜面方向:込=咤皿 平行斜面方向:”

3、=杭歹m足+靳再对斜面体受力分析,如图乙所示,由平衡条件有水平方向:7=于1匕滋空+川?皿皿 竖直方向:帀斗齐乜血7=宓+眄七仞口结合牛顿第三定律知八人 陌丄眄 联立以上各式,可得地面对斜面体的摩擦力/ =,方向水平向左;地面对斜面体的支持力=阳 心 _总心=1。阿,方向竖直向上。(2)整体法:因本题没有要求求出物体和斜面体之间的相互作用力,而且两个物体 均处于平衡状态(尽管一个匀速运动,一个静止),故可将物体和斜面体视为整体, 作为一个研究对象来研究,其受力如图丙所示,由平衡条件有:水平方向:d = 竖直方向:总=(塑+岖沁u将题给数据代入,求得f =M = 1關比较上面两种解法,整体法的优

4、点是显而易见的。但并非所有情况都可以用整体 法,当要求出物体之间的相互作用力时,则必须用隔离法求出物体间的相互作用力, 因为整体法不能暴露出物体之间的相互作用力。例2.如图2所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均 为m的四块完全相同的砖,用两个同样大小的水平力压木 板,使砖静止不动。求:(1)木板对第1块砖和第4块砖的摩擦力各多大?(2)第2块砖和第3块砖之间的摩擦力?(3)第3块砖和第4块砖之间的摩擦力?解析:(1)将4块砖看作整体作为研究对象,对整体进行受力分析,如右图所示,竖直方向由平衡条件可得=歸,得到木板对第1块砖和第4块砖的摩擦力均为/ = *(2)第1块和第2块砖看作整体隔离后

5、进行受力分析,如右图所示,竖直方向,木板对第1块砖的摩擦力为/ = 2吨,由平衡条件可知此二力已经达到平衡,故第3块砖对第2块砖的摩擦力为零。(3)将第4块砖单独从系统中隔离出来进行受力分析,如右图所示, 竖直方向,由平衡条件可得厂吨7,得第3块砖对第4块砖的摩 擦力为扎=傀,方向竖直向下。变形:若4块砖只是右边受到水平力作用紧压在墙上静止,如图所示,则各接触面间 的摩擦力有何变化?(答:从左至右,各接触面间的摩擦力大小依次为:4mg、3mg、2mg、mg)例3.如图所示,重为G的匀质链条挂在等高的两钩上,两端与水平方向均成勺角, 试求:(1)链条两端受到的力;(2)链条最低处的张力。解析:在

6、求链条两端的拉力时,可把链条当作一个质点处理,受力分析如图8所示。ft,郎(1)由平衡条件知在水平方向: 耳心处* = 丁3託在竖直方向:可山召+遐日=心T_y_解得链条两端受到的力为1 求链条最低点的张力时,可取链条的一半研究,受力分析如图9所示。(2)取左边一半的链条为研究对象,由平衡条件知卩=5召,所以最低点的张力为F|【跟踪训练】1、在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为ml 和m2的两个木块b和c,如图所示,已知m1m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块()A. 有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右B. 有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左C. 有

7、摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定D. 没有摩擦力的作用2、有一个直角支架AOB, AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑,A0上套 有小环P, OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根A质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如 图。现将P环向左移一小段距离,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比较,AO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变大 D. N变大,T变小 3、如图所示,质量分别为m、m的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起1 2沿水平方向做匀速直线运动(m

8、在地面,m在空中),力F与水平方向成0角。则m1 2 1 所受支持力N和摩擦力f正确的是()A. N = mg + mg - F sin 01 2B. N = mg + mg - F cos 01 2C. f = F cos0D. f = F sin 04、图所示,A、B、C三个物体组成的系统在水平面上以同一速率做匀速运动,其中C物体受到向右的恒力F的作用,则以下说法正确的是:()L4AA. B物体受右的摩擦力B. C物体未受摩擦力C. A、B、C组成的系统所受摩擦力的矢量和为零D. A物体所受摩擦力的矢量和为零5、如图所示,质量为m的物体沿质量为M的斜面匀速下滑,M在水平面上保持静止,贝9()A. M对地面的压力为(M+m ) gB. m对M的作用力的合力为零C. 地面对M的静摩擦力不为零,方向水平向左D. m和M之间的动摩擦因数卩=tan 36、如图所示,设A重ION,B重20N,A、B间的动摩擦因数为0.1, B与地面的摩擦 因数为0.2问:至少对B向左施多大的力,才能使A、B发生相对滑动?

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