推荐学习高一物理力学专题提升专题04整体隔离法在平衡问题中的应用

1、生活的色彩就是学习专题04整体、隔离法在平衡问题中的应用【专题概述】1 .方法：整体法和隔离法选择研究对象是解决物理问题的首要环节.若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的平衡问题，在选取研究对象时，要灵活运用整体法和隔离法.对于多物体问题，如果不求物体间的相互作用力，我们优先采用整体法，这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；很多情况下，通常采用整体法和隔离法相结合的方法.方法整体法隔离法概念将加速度相同的几个相互关联的物体作升-个整体进行分析的方法将所研究的对象从周围的物体中分离出来进行分析的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度研究系统内部各物体之间的相

2、互作用力注意问题受力分析时小考虑系统内各物体之间的相互作用力一般情况卜隔离受力较少的物体应注意的四个问题.不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆，分清施力物体，受力物体.对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有区分合力与分力.研究对象的受力图，通常只画出物体实际受到的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解.区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，内力变成外力，要在受力分析图中画出.2 .受力分析的一般步骤K1

3、2的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习【典例精讲】第一类题：两个物体，其中一个处于静止状态，另外一个处于运动状态，那么我们在做题的过程中既可以用整体法也可以用隔离法【典例1】如图所示，放置在水平地面上的质量为M的直角劈上有一个质量为m的物体，若物体在直角劈上匀速下滑，直角劈仍保持静止，那么下列说法正确的是A.直角劈对地面的压力等于（M+m）gB.直角劈对地面的压力大于（M+m）gC.地面对直角劈没有摩擦力D.地面对直角劈有向左的摩擦力【答案】AC【解析】解法一隔离法先隔离物体，物体受重力mg、斜面对它的支持力X、沿斜面向上的摩擦力打因物体沿斜面匀速下滑,所以支持力N和沿斜面向上的摩擦力

4、f可根据平衡条件求出.再隔离直角劈，直角羁受竖直向下的重力地面对它竖直向止的支持力K地,由牛顿第三定律得，物体对直角劈有垂直斜面向下的压力X和沿斜面向下的摩樨力门苴角舞相对地面有没有运动趋势，关键看好口X在水平方向上的分量是否相等，若二者相等,则直角骂相对地面无运动趋势.若二者不相等,则直角骂相对地面有运动趋势，而摩擦力方向应根据具体的相对运动趋势的方向确定.对物体进行受力分析，建立坐标系如图甲所示，因物体沿斜面匀速下滑j由平衡条件得：支持力N=mscosOj摩擦力4mg汕&K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习对直角劈进行受力分析，建立坐标系如图乙所示,由牛顿第三定律得N

5、=N,Afj在水平方向上，压力N的水平分量N而6=mgc隗8疝8,摩擦力f的水平分量f3B二力啰in6cos8,可见，fcos6=N'sin0所以直角骂相对地面没有运动趋势，所认地面对直角劈没有摩擦力.在竖直方向上？直角更受力平衡，由平衡条件得：可地二六111己+，8号6+门=小?十k电解法二整体法直角里对地面的压力和地面对宜角堂的支持力是一对作用力和反作用力，大小4蹄、方向相反.而地面对直角劈的支持力、地面对直角劈的摩摭力是直角劈和物体整体的外力，所认要讨论这两个问题,可以以整体为册究对象.整体在竖直方向上受到重力和支持力，因物体在斜面上匀速下滑、直角臂静止不动,即整体处于平衡状态，

6、所以竖言方向上地面对直角劈的支持力等于物体和直角劈整体的重力.水平方向上地面若对直角患有摩擦力，无论摩擦力的方向向左还是向右j水平方向上整体都不能处于平衡状态，所以整体在水平方向上不受摩摭力，整体受力如图丙所示.【典例2】如下图所示，A、B两物体叠放在水平地面上，已知AB的质量分别为m=10kg,e=20kg,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为科=0.5.一轻绳一端系住物体A,另一端系于墙上，绳与竖直方向的夹角为37。，今欲用外力将物体B匀速向右拉出，求所加水平力F的大小.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2)【答案】160N【解析】分析A

7、、B的受力如图所示，建立直角坐标系.K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习由题意知，A始终静止，故在K轴方向上有二Ftsui370=Fa在y轴方向上有工Ficos3704-Fm=nuZ)而Ffl=uFNL®联二可得闻1=6。,Fn=30N;B匀速运动，则在入轴方向上有:F=Ffj,+Fc®又FT=Fti在y轴方向上育：Fn产Rn'+msg®又FnifFni®Fc=pFN2®联立XD得F=160N.第二类题：两个物体，都处于静止状态，在解题的过程中可以用整体隔离法【典例3】如图所示，位于竖直侧面的物体A的质量ra=0.2kg,

8、放在水平面上的物体B的质量e=1.0kg，绳和滑轮间的摩擦不计，且绳的OB部分水平，OA部分竖直，A和B恰好一起匀速运动，取(1)求物体B与水平面间的动摩擦因数；(2)如果用水平力F向左拉物体B,使物体A和B做匀速运动需多大的拉力?审题突破：(1)请分别画出物体A、B的受力分析图.*4唁物体A(2)用力F向左匀速拉B时，B受到的绳的拉力和摩擦力如何变化?提示：因用力F向左匀速拉B,故A、B仍受力平衡，绳拉力大小不变，摩擦力大小也不变，但方向由水平向左变成水平向右.K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习【答案】(1)0.2(2)4N【解析】因物体A和B恰好一起匀速运动，所以物体A、B

9、均处于平衡状态.由平衡条件得对A:TmAg=O对B：T'pFN=OFNmBc=OW解得二产02(2)如果用水平力F向左拉物体B,使物体A和S做匀速运动，此时水平绳的拉力与滑动摩擦力的大小均不变，对物体B由平衡条件得：F-T-fFN=0.解得：F=4N.【典例4】如图所示，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m=1kg,斜面倾角“=30°,细绳与竖直方向夹角0=30°,光滑斜面体的质量昨3kg,置于粗糙水平面上(g取10m/s2).求：(1)细绳对小球拉力的大小；(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向.【答案】(1)5.77N(2)2.89N方向水

10、平向左【解析】(1)以小球为研究对象受力分析如图甲所示.一一1Fn=T,Tcos30=2mg得T=c0sm0°=3N=3N=5.77N.(2)以小球和斜面整体为研究对象受力分析如图乙所示,K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习313、，一，,因为系统静止，所以f=Tsin30=3X2N=3N=2.89N,万向水平向左.第三类：两个物体都是匀速状态，可以采用整体、隔离法解题则A和B之间【典例5】如图所示，质量为m的木块A放在斜面体B上，现用水平向右的恒力F作用在斜面体B上，若A和B沿水平方向以相同的速度一起向右做匀速直线运动,的相互作用力的大小与木块A对斜面体B的摩擦力大小

11、分别为（）A.mgmgin0D.mgan0,0C.mgpos0,mgsin0【解析】选取A为研究对象，因为M水平向右做匀速直线运动，所以其合力为零，斜面体8对月的作用力与A的重力等大反向，故月和E之间的相互作用力的大小为,值对A受力分析如图所示，%f川内仃幡0由图知,尸噂而仇根据牛顿第三定律，木块a对斜面体B的摩擦力大小为衲群访所以A正确.【典例6】如图所示，A、B两个物体叠放在一起，放于余面C上，物体B的上表面水平,现三者在水平外力F的作用下一起向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（）A.物体A可能受到3个力的作用B.物体B可能受到3个力的作用C.物体C对物体B的作用力竖直向上D.物体C和物

12、体B之间可能没有摩擦力【答案】CK12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习f解析】a夙c均处于平衡状毒，先对物体T进行受力分析，其在竖直方向上受重力和支持力的作用，二力平衡，水平方向上不会受到摩摭力的作用,上错误？对物体除了受到重力和斜面的支持力外,肯定还受到沿斜面向上的摩擦力作用，此外还受到物体工的压力，扶4个力作用，B、D错误j物体月共受4个力的作用，斜面对B的作用力是指支持力和摩擦力的合力，这两个力的合力与物体B的重力和所受压力的合力“二力平衡、所以斜面对&的作用力的方向竖直向上，。正确.【总结提升】方法点窍当我们做题时，发现对象不止一个的时候，就要考虑应该用什么方法解题

13、，可以用先整体，在隔离，也可以用隔离在隔离、也可以用先隔离在整体、具体采用什么方法解题，就要看怎么样解题比较方便了、并且在运用整体法时，可以去除系统的内力，只对系统的外力进行受力分析，这样可以避免多力，使问题简单化.强调注意：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在.【专练提升】1、如图所示，位于倾角为0的斜面上的物块B由跨过定滑轮的轻绳与物块A相连.从滑轮到A与B的两段绳都与斜面平行.已知A与B之间及B与斜面之间均不光滑，若用一沿7个斜面向下的力F拉B并使它做匀速直线运动，则B受力的个数为（）A.4个C.6个【答案】

14、D【解析】对B进行受力分析，它受重力、斜面的支持力、拉力F、细绳沿斜面向上的拉力、物块A对B的压力、物块A与B之间的滑动摩擦力、B与斜面间的滑动摩擦力，因此B共受7个力作用2.如图所示，倾斜天花板平面与竖直方向夹角为0,推力垂直天花板平面作用在木块上，使其处于静止状态，则（）K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习A.木块一定受到三个力的作用B.天花板对木块的弹力FN>FC.木块受到的静摩擦力等于m呼os0D.木块受到的静摩擦力等于mg/cos0【答案】C【解析】木块受力分析如图所示，由干木块处于静止状态，由平衡条件可知沿天花板方向有尸产格群8仇所以C正蹄，D错误；垂直干天花板

15、方向有在8+为，mb错误，木块一定受到四个力作用，故a错误.3、如图所示，水平固定且倾角为30。的光滑斜面上有两个质量均为m的小球AB,它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接，现对B施加一水平向左的推力F使A、B均静止在斜面上，此时弹簧的长度为l,则弹簧原长和推力F的大小分别为（）m332km2+A332km2mgmgC.l+2k,2mgD.l-2k,2mg【答案】B.3一【解析】以AB整体为研究对象，则Fcos30=2mg>in30,得F=3mg隔离Amg.有kx=mgjin30。，得弹黄原长为lx=l2k.故B正确.4.四个半径为r的匀质球在光滑的水平面上堆成锥形，如图所示.下面的三个球A、RC用绳缚住，绳与三个球心在同一水平面内，D球放在三球上方处于静止状态，如果四个球K12的学习需要努力专业专心坚持生活的色彩就是学习的质量均为簿则D球对A、RC三球的压力均为（）A.mgB.23C.3mgD.61解析】如图所示,6mg3mg出以C、分别为四个球的球心，8为仄D连线与竖直方向间的夹角，根据几何关系有*也9=乎,BS仁孚分析D球受力得其中F为，、乐C三球对D球的支持力大小，可得a即D正确.5、如图所示放在水平地面上的物体P的重量为G=10N,与P相连的细线通过光滑的滑轮挂了一个重物与水平方向成30°Q拉住物体P