高中物理：第四章牛顿运动定律整体法和隔离法的应用Word版含答案

1、专题整体法和隔离法的应用要点1|整体法和隔离法.简单连接体：简单连接体是指运动中的几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起， 或用绳子、细杆联系在一起的物体系.所谓简单连接体指物体系内的所有物体具有相同大小的加速度.处理连接体问题的常用方法所谓整体法就是把几个物体组成的系统作为研究对象，分析其受力，再由牛顿运动定律进行处理的方法.隔离法就是把研究对象从背景中隔离出来单独研究的做法，一般情况下，选取一个物体作为研究对象.无论是整体法还是隔离法， 对于应用牛顿运动定律处理的问题，都只分析研究对象所受的外力.（多选）如图所示，水平地面上有两个完全相同的木块A、B,在水平推力F作用下运动，用 Fab代表A

2、、B间相互作用力（）A.若地面是完全光滑的，则 Fab=FB.若地面是完全光滑的，则Fab = 2C.若地面动摩擦因数为 由则Fab=FD.若地面动摩擦因数为由则Fab=2【思路点拨】A、B在推力作用下向右做匀加速直线运动，可先对A、B整体运用牛顿第二定律分析其加速度，再对单个物体用隔离法列牛顿第二定律来分析.【解析】若地面动摩擦因数为 id.,以系统为研究对象，F （XmA+ mB）g = （mA + mB）a,以木块B为研究对象，Fab- nBg=mBa,联立解得Fab = |,由此可知，A、B间相互作用 力Fab与地面的摩擦力无关，B、D选项正确.【答案】BD侈选）A、B两木块重分别为

3、90 N和30 N ,用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上,A用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上,A与B、B与桌面C之间的动摩擦因数均为0.3,当对滑轮施一水平力F = 30 N时，则（）A对B的摩擦力为15 NA对B的摩擦力为9 NB对C的摩擦力为30 ND.细线的张力为15 N解析：根据题意可知每条绳子上的拉力为15 N,要使AB发生相对滑动，则绳子上的拉力必须T （A = 27 N,而如今绳子提供的拉力为15 N,故A受到B给的静摩擦力大小为15 N ,即A对B的摩擦力大小为15 N, A、D正确，B错误；将A、B看作一个整体，整体 要相对桌面运动，则F MGa+Gb） =

4、 36 N,而如今F=30 N,所以整体相对 C静止，受到C 给的静摩擦力，大小为 30 N,故B对C的摩擦力大小为 30 N, C正确.答案: ACD叔变式训练1 -多I某实验小组为了测量两种纸之间的动摩擦因数，他先将一张纸贴在一平板上，另一张纸贴在另一木块下表面，并在木块上装如图所示的支架ABC,其中BC与木块下表面平行， 支架上固定一个量角器， 在量角器圆心处固定 一根细线，线下系一小球.现将平板倾斜放置，如图 b所示，将木块支架放在平板上，让其 加速下滑，稳定时小球连线与OB的夹角为0,则两纸之间的动摩擦因数为 （）C. tan 0C. tan 0解析： 小球与装置相对静止共同加速，设

5、平板倾角为，细线拉力为F ，根据牛顿第二解析： 小球与装置相对静止共同加速，设平板倾角为定律得，mgsin a Fcos 0= ma, mgcos a= Fsin 0,解得 a = gsin a gcos ocot 0.以整体为研究对象，加速度a= gsin a-cos a,联立解得 尸cot 0, D选项正确. 答案 ： D(1)隔离法与整体法隔离法：在连接体问题中，将物体系中的某部分分隔出来单独研究的方法.整体法：在连接体问题中，将整个系统作为一个整体或者将系统内某几部分作为一个 整体来研究的方法.(2)对连接体问题的一般处理思路：先隔离，后整体；先整体，后隔离.要点2|临界问题的分析在某

6、些物理情境中， 物体运动状态变化的过程中， 由于条件的变化， 会出现两种状态的 衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值. 这类问题 称为临界问题.在解决临界问题时， 进行正确的受力分析和运动分析，找出临界状态是解题的关键.如相互挤压的物体脱离的临界条件是压力减为零；存在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是摩擦力为最大静摩擦力；弹簧上的弹力由斥力变为拉力的临界条件为弹力为零等.f# 如图所示，一细线的一端固定于倾角为45。的光滑楔形滑块 A的顶端P处，细线另一端拴一质量为 m的小球.当滑块以2g加速度向左运动时，线中拉力 T 等于多少？【思路点拨】临界问题常伴有特征

7、字眼出现，如“ 恰好 ” 、 “ 刚刚 ” 等， 找准临界条件与极值条件，是解决临界问题与极值问题的关键【解析】当小球和斜面接触，但两者之间刚好无压力时，设滑块的加速度为a,此时小球受力如图所示，由水平和竖直方向状态可列方程分别为：Tcos45 = ma,Tsin45 mg= 0解得a = g由于滑块A的加速度a=2ga,所以小球将飘离滑块 A,其受力如图所示，设线和竖直方向成3角，由小球水平和竖直方向状态可列方程T sin 3= ma,T cos 3 mg = 0解得 T = -j ma 2mg 2 = J5mg.【答案】邓mg包变式训练2包变式训练2-1如图所示，在倾角为30。的光滑斜面上

8、放置质量分别为 m和2m的四个木块，其中两个质量为 m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是 fm.现用平行于斜面的拉力 F拉其中一个质量为 2m的木块，使四个木块沿斜面以同一加速度向下运动，则拉力F的最大值是（）A. 5fm3B-fm43C.2fA. 5fm3B-fm43C.2fmD. fmF + 6mgsin30 = 6ma,fm +4mgsin30 = 4ma,联立解得3，一，F = fm, C选项正确.解析：四个木块以同一加速度向下运动，根据牛顿第二定律得, 当拉力F作用的木块受到最大静摩擦力时，加速度最大，以其他三木块为研究对象,答案: C临界问题的处理方法：若题目中

9、出现“最大” “最小” “刚好”等词语，一般都有临界现象出现.分析时，一般用极端分析法，即把问题的物理过程推到极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，应用规律列出在极端情况下的方程，从而分析出临界条件.物理问题的临界状态一般比较隐蔽，它在一定的条件下才会出现.常用类型有：(1)隐含弹力发生突变的临界条件弹力发生在两物体接触面之间，是一种被动力，其大小取决于物体所处的运动状态.当运动状态达到临界状态时，弹力会发生突变.(2)隐含摩擦力发生突变的临界条件静摩擦力是被动力，其存在与其方向取决于物体之间的相对运动趋势，而且静摩擦力存在最大值.静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态；静摩擦力

10、为最大静摩擦力，是物体恰好保持相对静止的临界条件.(3)隐含速度为零或速度相同的临界条件当物体做减速运动时，要注意物体速度为零是物体运动性质发生突变的临界条件，此后物体可能静止，也可能反向加速两物体速度相等时，是物体相对运动的临界在讨论两物体间的摩擦力时，速度相等是滑动摩擦力为零的临界条件，在讨论追及问题时，速度相等则是两物体距离最大或最小的临界条件对点训练一整体法与隔离法1.(多选)如图所示，倾角为 。的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A 相连接， 连接 B 的一段细绳与斜面平行，A、 B、 C 都处于静止状态则 ()A B 受到 C 的摩擦力可能为零B C 受

11、到水平面的摩擦力一定为零C.不论B、C间摩擦力大小、方向如何，水平面对C的摩擦力方向一定向左D 水平面对C 的支持力与B 、 C 的总重力大小相等解析：对B受力分析，B受重力、绳的拉力 mAg、斜面对B的支持力，B与C的摩擦力 待定.若 mAg= mBgsin 0,则B与C间无摩擦力；若 mAgmBgsin 0,则摩擦力沿斜面向下； 若mAgm,将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接.如果按图甲装置在水平桌面上，两物块 刚好做匀速运动如果互换两物块按图乙装置在同一水平桌面上，它们的共同加速度大小为()MA.M + m gM mB.D.解析：图甲中，系统做匀速直线运动，受力平衡,mg=Mg 图乙

12、中，Mg mg= (M +B.D.解析：图甲中，系统做匀速直线运动，受力平衡,mg=Mg 图乙中，Mg mg= (M +e， 、M m ，一 “m)a,联立解得a = M-g, C选项正确.答案: C对点训练二临界问题的分析.如图所示，mA= 1 kg, mB = 2 kg, A、B间的动摩擦因数为 0.5,设最大静摩擦力等于 滑动摩擦力，水平面光滑，取g=10 m/s2,用水平力F推B.(1)当F为多大时，A、B间的静摩擦力最大？(2)当F=12 N时，A、B间的摩擦力是多大？(3)当F = 24 N时，A、B间的摩擦力是多大？ A、B的加速度各是多大？解析：(1)设A、B相对静止，对整体分

13、析：整体受三个力作用 竖直向下的重力(mA+ mB)g、竖直向上的支持力 N、水平推力F.根据牛顿第二定律得 F=(mA+ mB)a对A分析：A受三个力作用竖直向下的重力 mAg、竖直向上的支持力 Na、水平向右的静摩擦力f.根据牛顿第二定律得f= mAamA解得f= mATm;F，而最大静摩擦力f= JlHAg解得当F=15 N时，A、B间的静摩擦力最大.(2)因F=12 N15 N,故A将相对于B向左滑动，A、B间的摩擦力为滑动摩擦力，f=! niAg,解得f= 5 N对 A 有(ing = mAaA,解得 aA= 5 m/s2对 B 有 F (inAg=mBaB,解得 aB=9.5m/s

14、2.答案: (1)15 N (2)4 N (3)5 N 5 m/s2 9.5 m/s2【强化基础】.（多选）如右图所示，长木板静止在光滑的水平地面上，一木块以速度v滑上木板,已知木板质量是 M,木块质量是m,二者之间的动摩擦因数为 由那么，木块在木板上滑行 时（）A.木板的加速度大小为 pgB.木块的加速度大小为pgC.木板做匀加速直线运动D.木块做匀减速直线运动解析：木块所受的合力是摩擦力科mg所以木块的加速度为 肃gg,做匀减速直线运动；木板同样受到摩擦力作用，其加速度为 *g做匀加速直线运动，故 B、C、D均正 确.答案: BCD.（2018西安中学高三模拟）如图所示，相互接触的 A、B

15、两物块放在光滑的水平面上， 质量分别为 mi和m2,且mim2.现对两物块同时施加相同的水平恒力F.设在运动过程中两Fm22FFm22Fmi + m2A.物块B的加速度为B.物块A的加速度为FFn2FFn可能为零解析：分析题意可知，两物块相对静止共同加速，分析系统的受力情况，根据牛顿第二、八2Fte律，2F=（mi + m2）a,解得a=, A选项错反，B选项正确；分析物块 B的受力情mi m2况，根据牛顿第二定律，F+FN = m2a,联立解得Fn= m2- m1 Fa0时，Fad增大，使球对 AB开始有挤压.当小球只对侧壁AD 有压力时，有mgtan45 = mao解得 ao= 10 m/s2这时合力 Fo=(M + m)ao = 250 N.题中所2