科学素养培养

科学素养培养 物理思想方法 整体法与隔离法在平衡问题中的应用整体法与隔离法在平衡问题中的应用 整体法和隔离法的使用技巧 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时 宜用整体法 而在分析系统内各物体 或一个物体各部分 间的相互作用时常用隔离 法 整体法和隔离法不是独立的 对一些较复杂问题 通常需要多次选取研究对象 交替使用整体法和隔离法 例 1 如图 1 所示 A B C D 四个人做杂技表演 B 站在 A 的肩上 双手拉着 C 和 D A 撑开双手水平支持着 C 和 D 若四个人的质量均为 m 他们的臂长相等 重力加 速度为 g 不计 A 手掌与 C D 身体间的摩擦 下列结论错误的是 图 1 A A 受到地面的支持力为 4mg B B 受到 A 的支持力为 3mg C B 受到 C 的拉力约为mg 2 3 3 D C 受到 A 的推力约为mg 2 3 3 解析 对 A B C D 四个人组成的整体进行受力分析 竖直方向上受重力 4mg 和地 面的支持力 FN而平衡 故 FN 4mg 而支持力作用在 A 上 即 A 受到地面的支持力 为 4mg 故 A 项正确 将 B C D 视为一个整体 受重力 3mg 和 A 对整体的支持力 FN 而平衡 故 FN 3mg 而 A 对 B C D 的支持力作用在 B 上 故 B 受到 A 的 支持力为 3mg B 正确 对 C 隔离分析 C 受重力 mg A 对 C 水平向左的推力 F推 B 对 C 的拉力 F拉 设 CBA 为 因四人的臂长相等 则 CB 2CA 故 30 故 F拉 cos mg 可得 F拉 mg 故 C 正确 F推 F拉 sin mg 故 D mg cos 2 3 3 3 3 错误 故本题选 D 答案 D 高考题组 1 2013 新课标 15 如图 2 在固定斜面上的一物块受到一外力 F 的作用 F 平行于斜 面向上 若要物块在斜面上保持静止 F 的取值应有一定范围 已知其最大值和最小 值分别为 F1和 F2 F2 0 由此可求出 图 2 A 物块的质量 B 斜面的倾角 C 物块与斜面间的最大静摩擦力 D 物块对斜面的正压力 答案 C 解析 当拉力为 F1时 物块有沿斜面向上运动的趋势 受到沿斜面向下的静摩擦力 则 F1 mgsin fm 当拉力为 F2时 物块有沿斜面向下运动的趋势 受到沿斜面向上 的静摩擦力 则 F2 fm mgsin 由此解得 fm 其余几个量无法求出 只有 F1 F2 2 选项 C 正确 2 2013 天津 5 如图 3 所示 小球用细绳系住 绳的另一端固定于 O 点 现用水平力 F 缓慢推动斜面体 小球在斜面上无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到 接近斜面顶端时细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力 FN以及绳对小球的拉力 FT的变化情况是 图 3 A FN保持不变 FT不断增大 B FN不断增大 FT不断减小 C FN保持不变 FT先增大后减小 D FN不断增大 FT先减小后增大 答案 D 解析 对小球受力分析如图 重力 mg 支持力 FN 绳的拉力 FT 画出一簇平行四边 形如图所示 当 FT方向与斜面平行时 FT最小 所以 FT先减小后增大 FN一直增大 只有选项 D 正确 3 2013 广东 20 如图 4 物体 P 静止于固定的斜面上 P 的上表面水平 现把物体 Q 轻 轻地叠放在 P 上 则 图 4 A P 向下滑动 B P 静止不动 C P 所受的合外力增大 D P 与斜面间的静摩擦力增大 答案 BD 解析 设斜面的倾角为 放上 Q 相当于增加了 P 的质量 对 P 受力分析并列平衡 方程得 mgsin f mgcos N mgcos 当 m 增加时 不等式两边都增加 不等式 仍然成立 P 仍然静止 故选 B D 模拟题组 4 国庆节时 五颜六色的氢气球将节日装扮的靓丽多姿 如图 5 所示 一氢气球通过软绳 与地面上的石块相连 石块质量为 m 由于风的作用 使软绳偏离竖直方向 当氢气 球和石块相对地面静止时 与石块相连的绳端切线与水平方向成 角 不计风对石块 的作用 则下列说法中正确的是 图 5 A 绳子的拉力为 mg sin B 绳子的拉力一定小于 mg 否则石块将会被风吹动的氢气球带离地面 C 石块受到地面作用力等于绳子拉力的水平分力 D 石块受到地面作用力不等于绳子拉力的水平分力 答案 D 解析 对石块受力分析 如图 A FT mg FN sin B 当 FN FTsin mg 时 石块不会被拉动 所以 FT mg FN sin 可大于 mg 石块受到地面的支持力和摩擦力 其合力与 FT和 mg 的合力等大反向 即石块受到地 面作用力等于绳拉力与重力的合力 C 错 D 正确 5 如图 6 所示 水平面上有一固定的粗糙程度处处相同的圆弧形框架 ABC 框架下面放 置一块厚度不计的金属板 金属板的中心 O 点是框架的圆心 框架上套有一个轻圆环 用轻弹簧把圆环与金属板的 O 点固定连接 开始轻弹簧处于水平拉紧状态 用一个始 终沿框架切线方向的拉力 F 拉动圆环从左侧水平位置缓慢绕框架运动 直到轻弹簧达 到竖直位置 金属板始终保持静止状态 则在整个过程中 图 6 A 水平面对金属板的支持力逐渐减小 B 水平面对金属板的摩擦力逐渐增大 C 沿框架切线方向对圆环的拉力逐渐减小 D 框架对圆环的摩擦力逐渐变大 答案 A 解析 对金属板受力分析 其受重力 支持力 弹簧的拉力和静摩擦力 水平方向静 摩擦力大小等于弹簧拉力的水平分量 竖直方向重力等于支持力和弹簧拉力的竖直分 量之和 弹簧由水平到竖直的过程中 弹力大小不变 与水平方向的夹角变大 导致 水平分量减小 竖直分量增大 故水平面对金属板的支持力逐渐