2019-2020年高中物理 自助練習 用整體法和隔離法解連接體問題 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 自助練習 用整體法和隔離法解連接體問題 新人教版必修1 1. 連接體：兩個（或兩個以上）物體相互連接共同運動的系統(tǒng)。 2. 整體法：把整個系統(tǒng)作為一個研究對象來分析（即當做一個質點來考慮）。 注意：此方法適用于系統(tǒng)中各部分物體的加速度大小方向相同情況。 3. 隔離法：把系統(tǒng)中各個部分（或某一部分）隔離作為一個單獨的研究對象來分析。 注意：此方法對系統(tǒng)中各部分物體的加速度大小、方向相同或不相同情況均適用。 4. 整體法和隔離法的選擇 求各部分加速度相同的連接體的加速度或合外力時，優(yōu)先考慮整體法，如果還要求物體之間的作用力，再用隔離法，且一定是從要求的作用力的那個作用面將物體進行隔離；如果連接體各部分加速度不同，一般都是選隔離法。 例1. （改編lcj）如圖1所示，兩個質量相同的物體1和2緊靠在一起，放在光滑的水平桌面上，如果它們分別受到水平推力和作用，而且＞，則1施于2的作用力大小為： A. B. C. D. 分析與解答：因兩個物體沿同一方向以相同加速度運動，因此可把兩個物體當作一個整體，這個整體受力如圖2甲，設每個物體質量均為m，則整體質量為2m。對整體，所以。 把1和2隔離，對2受力分析如圖2乙（也可以對1受力分析，列式） 對2： 所以 此題也可以隔離兩物體分別列式求解。 例2. （改編lcj）如圖3甲，，滑輪質量和摩擦不計，則當和勻加速運動的過程中，彈簧秤的讀數(shù)是多少？ 分析與解答：彈簧秤讀數(shù)實際上就是彈簧秤對定滑輪的向上拉力，對定滑輪來說有（如圖3乙）。 欲求繩拉力，必須隔離兩物體受力分析（如圖3丙） 對 對 所以 例3. （改編lcj）如圖4甲所示，OA是繩子，BC是彈簧，兩個質量均為m的重物靜止，若剪斷OA，則剪斷瞬間和的加速度分別是多少？ 分析和解答：此題有兩個狀態(tài)，即繩OA剪斷前和剪斷后兩個狀態(tài)，應對這兩個狀態(tài)進行分析，剪斷OA前和的受力見圖4乙所示，又因為此時和都平衡。由平衡條件知： （因為） 注意：剪斷OA瞬間，立即消失，而彈簧由于和原來靜止的慣性，而不能立即恢復，故彈力在此瞬間不變。 對只受和作用，所以，故，方向豎直向下（或亦可）。 對受力是和，所以。 由以上例題可見，確定研究對象是整體還是某一物體，進行受力分析，根據(jù)運動狀態(tài)（平衡或加速狀態(tài)）列式，是處理連接體問題的關鍵。 若系統(tǒng)內有幾個物體，這幾個物體的質量分別為、…，加速度分別為、…，這個系統(tǒng)受到的合外力為，則這個系統(tǒng)的牛頓第二定律的表達式為： 其正交表達式為： 例4. （改編lcj）如圖5甲，靜止于粗糙水平面上的斜劈A的斜面上，一物體B沿斜面向上做勻減速運動，那么，斜劈受到的水平面給的靜摩擦力的方向怎樣？ 分析與解答：把A和B看作一個系統(tǒng)，在豎直方向受到向下的重力和向上的支持力；在水平方向受到摩擦力，方向待判定。 劈A的加速度，物體B的加速度為，沿斜面向下，將分解成水平分量和豎直分量（如圖5乙），對A、B整體在水平方向運用牛頓第二定律，得，則與同方向，所以A受到的摩擦力水平向左。 此題可討論： （1）當B勻速下滑時，； （2）當B減速下滑時，向右。 此類問題若用常規(guī)的隔離方法分析將是很麻煩的。 總結與提高：若一個系統(tǒng)內各物質的加速度不相同（主要指大小不同），又不需求系統(tǒng)內物體間的相互作用力時，利用，對系統(tǒng)的列式較簡捷，因為對系統(tǒng)分析外力，可減少未知的內力，使列式方便，大大簡化了數(shù)學運算，以上這種方法，我們管它叫做“整體法”。用這種方法抓住幾點：（1）分析系統(tǒng)受到的外力；（2）分析系統(tǒng)內各物體的加速度的大小和方向；（3）建立直角坐標系。 m θ M v 圖6 例5.如圖所示，質量為M的斜面體靜止在水平地面上,幾個質量都為 m的不同物體,先后在斜面上以不同的加速度向下滑動.下面關于水平地面對斜面底部的支持力和靜摩擦力的說法中正確的是 A．勻速下滑時,支持力N=(m+M)g ,靜摩擦力為零. B．勻加速下滑時,支持力N<(m+M)g ,靜摩擦力的方向水平向左. C．勻減速下滑時,支持力N>(m+M)g ,靜摩擦力方向水平向右. D．無論怎樣下滑,總是N=(m+M)g ,靜摩擦力為零 方法1： 當勻速下滑時：a=0 f2= macosθ N2= Mg + mg- masinθ，即f2=0，N2= Mg + mg 當勻加速下滑時：（a>0） f2= macosθ N2= Mg + mg- masinθ，即f2>0，方向水平向左。N2= Mg + mg- masinθ,小于總重力。 當勻減速下滑時：（加速度沿斜面向上，a< 0） f2= macosθ N2= Mg + mg- masinθ，即f2<0，方向水平向右。N2= Mg + mg- masinθ,大于總重力。 綜合以上分析：正確選項為：A、B、C 方法2：由系統(tǒng)超失重的判斷，可以確定地面對系統(tǒng)的支持力情況： 當勻速下滑時：系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，即：N2= Mg + mg 當勻加速下滑時：系統(tǒng)處于失重狀態(tài)，N2< Mg + mg 當勻減速下滑時：系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，N2>Mg + mg 由滑塊的水平加速度情況可以確定斜面對滑塊的水平作用力，由牛頓第三定律可以判滑塊對斜面的水平作用力的情況，從而確定地面對斜面的作用的摩擦力情況。