高中物理用隔離法和整體法解連結(jié)體平衡問題課件

1、第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,6、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用（五）用隔離法和整體法解連結(jié)體平衡問題,牛頓第一定律（慣性定律）反映了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，并不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因慣性——物體本身固有的屬性,物體的慣性大小完全取決于質(zhì)量，與其它因素?zé)o關(guān),牛頓第二定律（F合=m a）反映了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,牛頓第三定律（作用力和反作用力定律)反映了物體之間的相互作用規(guī)律,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,力是產(chǎn)生加速度的原因,兩類問題：① 已知物體受力

2、的情況，確定物體運(yùn)動(dòng)情況。② 已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，確定物體受力情況。,解題思路：,牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用,加速度a,運(yùn)動(dòng)情況,受力情況,加速度a,連結(jié)體,連結(jié)體：兩個(gè)(或兩個(gè)以上)物體相互連結(jié)參 以運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。內(nèi)力與外力： 連結(jié)體間的相互作用力叫內(nèi)力； 外部對(duì)連結(jié)體的作用力叫外力。,,外力,內(nèi)力,隔離法和整體法,隔離法：若連結(jié)體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加

3、速度大小或方向不同時(shí)，一般應(yīng)將各個(gè)物體隔離出來，分別對(duì)各個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式，并要注意標(biāo)明各物體的加速度方向，找到各物體之間的速度制約關(guān)系。整體法：若連結(jié)體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同，又不需要系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)，可取系統(tǒng)作為一個(gè)整體來研究，若連結(jié)體內(nèi)各物體的加速度雖不相同(主要指大小不同)，但不需求系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，可利用 Fx=m1a1x+m2a2x+…… Fy=m1a1y

4、+m2a2y+…… 對(duì)系統(tǒng)列式較簡(jiǎn)捷。特別是處理選擇題．填充題中加速度不同物體的有關(guān)問題時(shí)尤為方便。,整體法與隔離法交叉使用：若連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相同的加速度時(shí)，應(yīng)先把連接體當(dāng)成一個(gè)整體列式。如還要求連接體內(nèi)物體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對(duì)單個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式。,專題訓(xùn)練,如圖所示，放置在水平地面上的直角劈M上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體，若m在其上勻速下滑，Ｍ仍保持靜止，那么正確的說法是Ａ.Ｍ對(duì)地面的壓力等于（M+

5、m）gＢ.Ｍ對(duì)地面的壓力大于（M+m）g Ｃ.地面對(duì)Ｍ沒有摩擦力Ｄ.地面對(duì)Ｍ有向左的摩擦力,,解：物體Ｍ、m均處于平衡狀態(tài)，可以把此兩物體看做一整體，這一整體在豎直方向受到向下的重力（Mg+mg）和向上的支持力Ｎ，對(duì)整體由平衡條件得：N=(M+m)g,∴Ａ正確。因?yàn)橄到y(tǒng)水平方向合力為零，所以地面對(duì)Ｍ沒有摩擦力，∴Ｃ正確。,AC,專題訓(xùn)練,如圖所示，用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知的小球懸掛起來，今對(duì)小球a持續(xù)施加一個(gè)向左偏下３０

6、76;的恒力Ｆ，對(duì)b施加反向的同樣大小的恒力Ｆ′，最后達(dá)到平衡，表示平衡狀態(tài)的圖可能是:,A,解：選研究?jī)尚∏蚪M成的系統(tǒng)，受力如圖甲，因Ｆ與Ｆ′等值反向，所以oa線的拉力Ｔ與系統(tǒng)處靜止，且與系統(tǒng)的重力等值反向，即Ｏa線的拉力豎直向上。 再以b球做為研究對(duì)象，b受三力平衡，ab線的拉力必與Ｆ′、GB的合力等值反向，斜向左上方，所以Ａ圖正確。,,Fab,專題訓(xùn)練,如圖所示，重為Ｇ的均勻鏈條，兩端用等長(zhǎng)的輕繩連接，

7、掛在等高的地方，繩與水平方向成θ角，試求：①繩子張力；②鏈條最低點(diǎn)的張力。,,,,解：①研究整個(gè)鏈條，受三力而平衡，如圖甲，兩繩的合力Ｆ與鏈條的重力等值反向。Ｆ=G,②研究左半根鏈條，受三力如圖乙， ∴鏈條最低點(diǎn)的張力為,專題訓(xùn)練,1.如圖所示，測(cè)力計(jì)、繩子和滑輪的質(zhì)量都不計(jì)，摩擦不計(jì)，物體Ａ重40牛，物體Ｂ重10牛，以下說法正確的是（　　）A.地面對(duì)Ａ的支持力是30牛 B.測(cè)力計(jì)示數(shù)20牛C.

8、物體Ａ受到的合外力是30牛D.測(cè)力計(jì)示數(shù)30牛,,,AB,專題訓(xùn)練,2.如圖所示，三個(gè)物體均靜止，Ｆ=2牛（方向水平），則Ａ與Ｂ之間，Ｂ與Ｃ之間，Ｃ與地面之間的摩擦力分別為（　?。?０、０、０Ｂ.０、１牛、１牛Ｃ.０、２牛、２牛Ｄ.２牛、２牛、２牛,,,C,專題訓(xùn)練,3.如圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的４塊相同的磚,用兩個(gè)大小均為Ｆ的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)，則第２塊對(duì)第３塊的摩擦力大小為（　?。?零

9、Ｂ.mgＣ.mg/2Ｄ.２mg,,,A,專題訓(xùn)練,4.如圖所示,在光滑的水平面上,有等質(zhì)量的五個(gè)物體,每個(gè)物體的質(zhì)量為m.若用水平推力F推1號(hào)物體,求: (1)它們的加速度是多少? (2)2、3號(hào)物體間的壓力為多少?,,,解：因各個(gè)物體的加速度相同,可以五個(gè)物體整體為研究對(duì)象求出整體的加速度.再以3、4、5號(hào)物體為研究對(duì)象求出2、3號(hào)物體間的壓力. 對(duì)整體 F=5ma

10、 對(duì)3、4、5號(hào)物體 T=3ma 得 a=F/5m; T=3F/5,專題訓(xùn)練,5.在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊a,在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放著質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)木塊b和c,如圖2所示,已知m1>m2,三木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),則粗糙地面對(duì)三角形木塊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、有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能確定D、沒有摩擦力作用

11、,,,解：由于三個(gè)物體的加速度相同,又只需判斷地面對(duì)三角形木塊的摩擦力,所以以三個(gè)物體整體為研究對(duì)象,很快能得到正確答案D.,拓展發(fā)散:題中若(1)、b和c都勻速下滑,而a處于靜止?fàn)顟B(tài); (2)、a和b處于靜止?fàn)顟B(tài), c加速下滑, 地面對(duì)三角形木塊的摩擦力情況又怎樣?,專題訓(xùn)練,如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端與墻固定，另一端與傾角為α的斜面體小車連接，小車置于光滑的水平面上，在小車上疊放一個(gè)物體，已知小車質(zhì)量為M，物體質(zhì)量為m，小

12、車位于O點(diǎn)時(shí)，整體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將小車從O點(diǎn)拉到B點(diǎn)，令OB=b，無初速釋放后，小車即在水平面B、C間來回運(yùn)動(dòng)，而物體和小車始終沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)．求：①小車運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度大小和物體所受到的摩擦力大?。?②b的大小必須滿足什么條件，才能使得小車和物體一起運(yùn)動(dòng)的過程中，在某一位置時(shí)，物體和小車之間的摩擦力為零．,,,,,,,,專題訓(xùn)練,[解析] 所求的加速度a和摩擦力f是小車在B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)值．當(dāng)物體和小車之間的摩擦力為零時(shí)，小車的加

13、速度變?yōu)閍'，小車距O的距離變?yōu)閎'．①取M、m、彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 取m為研究對(duì)象，在沿斜面方向有 ②設(shè)滿足條件時(shí)OB=b'，取m為研究對(duì)象有,,,,將水平加速度a分解到沿斜面方向,如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端與墻固定，另一端與傾角為α的斜面體小車連接，小車置于光滑的水平面上，在小車上疊放一個(gè)物體，已知小車質(zhì)量為M，物體質(zhì)

14、量為m，小車位于O點(diǎn)時(shí)，整體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將小車從O點(diǎn)拉到B點(diǎn)，令OB=b，無初速釋放后，小車即在水平面B、C間來回運(yùn)動(dòng)，而物體和小車始終沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)．求：①小車運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的加速度大小和物體所受到的摩擦力大小． ②b的大小必須滿足什么條件，才能使得小車和物體一起運(yùn)動(dòng)的過程中，在某一位置時(shí)，物體和小車之間的摩擦力為零．,,專題訓(xùn)練,4.如圖11所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一個(gè)輕質(zhì)彈簧固定在框架上，下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，

15、當(dāng)小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒有跳起，在框架對(duì)地面的壓力為零的瞬間，小球加速度大小為（　  ） g　　 B.                　　C. 0　　　 D.,,,解法一：分別以框架和小球?yàn)檠芯繉?duì)象，當(dāng)框架對(duì)地面的壓力為零時(shí)作受力分析如圖所示。,對(duì)框架：

16、F=Mg        對(duì)小球:  mg+F’=ma 所以:a=(M+m)g/m 方向向下。答案選D,D,解法二：以框架和小球整體為研究對(duì)象，框架和小球所受的重力為(M+m)g ，框架對(duì)地的高度不變，其加速度為零，故合外力提供小球做加速運(yùn)動(dòng)所需的外力，對(duì)系統(tǒng)由牛頓第二定律有： (M+m)g=ma,所以:a=(M+m)g/m 方向向下。

17、答案選D,專題訓(xùn)練,如圖，半徑為Ｒ的光滑球，重為Ｇ，光滑木塊厚為h，重為Ｇ１，用至少多大的水平力Ｆ推木塊才能使球離開地面？,,,,解法一：隔離球，受力如圖甲（受三個(gè)力N1、N2和Ｇ），由平衡條件知N1和N2的合力與Ｇ等大反向，據(jù)三角形相似有 …… ①再隔離木塊，受力如圖乙，據(jù)水平方向力的平衡有F=N2/sinθ…②而sinθ= …③①②③聯(lián)立得，F(xiàn)=,解法二：先

18、取整體（把球和木塊當(dāng)整體）分析，此整體在水平方向受力如圖丙所示，由平衡條件有Ｆ＝N1。再隔離球，受力圖如圖甲，由三角形相似有,整體法與隔離法很多時(shí)候同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)題目中。,先整體后隔離,先隔離后整體,已知內(nèi)力求外力,已知外力求內(nèi)力,整體與隔離之間的聯(lián)系是：共同的加速度,小結(jié),,,小結(jié),通過對(duì)以上各例題的學(xué)習(xí)，我想大家一定熟悉和掌握了以整體為對(duì)象解決連接體問題的方法。回顧一下，使用這種方法，究竟有哪些優(yōu)越性呢？

19、 簡(jiǎn)化解題過程，捉高答題速度和準(zhǔn)確性,這種方法也有它的局限性，應(yīng)注意它的實(shí)用范圍： 1．在靜力學(xué)中：不涉及內(nèi)力且外力較少， 內(nèi)力較多時(shí)； 2．在動(dòng)力學(xué)中：連接體的加速度α一致。 3．在所有的守恒定律的運(yùn)用中。 總之，以整體為對(duì)象來研究問題的方法，在整個(gè)物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。力學(xué)如此，電學(xué)等也是如此，在今后學(xué)習(xí)中