2023年高考物理（热点+题型全突破）专题2.4受力分析中整体法与隔离法的理解与应用（含解析）

专题2.4受力分析中整体法与隔离法的理解与应用一、整体法整体法就是把几个物体视为一个整体，受力分析时，只分析这一整体之外的物体对整体的作用力，不考虑整体内部物体之间的相互作用力。当只涉及系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时，一般可采用整体法。运用整体法解题的根本步骤是：〔1〕明确研究的系统或运动的全过程；〔2〕画出系统或整体的受力图或运动全过程的示意图；〔3〕选用适当的物理规律列方程求解。二、隔离法隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑该物体对其它物体的作用力。为了弄清系统〔连接体〕内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法。运用隔离法解题的根本步骤是；〔1〕明确研究对象或过程、状态；〔2〕将某个研究对象或某段运动过程、或某个状态从全过程中隔离出来；〔3〕画出某状态下的受力图或运动过程示意图；〔4〕选用适当的物理规律列方程求解。三、应用整体法和隔离法解题的方法1、合理选择研究对象。这是解答平衡问题成败的关键。研究对象的选取关系到能否得到解答或能否顺利得到解答，中选取所求力的物体，不能做出解答时，应选取与它相互作用的物体为对象，即转移对象，或把它与周围的物体当做一整体来考虑，即局部的看一看，整体的看一看。但整体法和隔离法是相对的，二者在一定条件下可相互转化，在解决问题时决不能把这两种方法对立起来，而应该灵活把两种方法结合起来使用。为使解答简便，选取对象时，一般先整体考虑，尤其在分析外力对系统的作用〔不涉及物体间相互作用的内力〕时。但是，在分析系统内各物体〔各局部〕间相互作用力时〔即系统内力〕，必须用隔离法。2、如需隔离，原那么上选择受力情况少，且又能求解未知量的物体分析，这一思想在以后牛顿定律中会大量表达，要注意熟练掌握。3、有时解答一题目时需屡次选取研究对象，整体法和隔离法交叉运用，从而优化解题思路和解题过程，使解题简捷明了。所以，注意灵活、交替地使用整体法和隔离法，不仅可以使分析和解答问题的思路与步骤变得极为简捷，而且对于培养宏观的统摄力和微观的洞察力也具有重要意义。【典例1】在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如下图，m1＞m2，三木块均处于静止，那么粗糙地面对于三角形木块〔〕bcbcam1m2A．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确定D．没有摩擦力的作用【答案】D【名师点睛】通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体〔各局部〕间相互作用时，用隔离法．解题中应遵循“先整体、后隔离〞的原那么。【典例2】如下图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A恰好不滑动，B刚好不下滑。A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为()A.eq\f(1,μ1μ2)B.eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)C.eq\f(1＋μ1μ2,μ1μ2)D.eq\f(2＋μ1μ2,μ1μ2)【答案】B【典例3】如下图，在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑半圆球B，整个装置处于静止状态。A、B两物体的质量分别为mA和mB，那么以下说法正确的选项是()A.A物体对地面的压力大小为mAgB.A物体对地面的压力大小为(mA＋mB)gC.B物体对A物体的压力大于mBgD.地面对A物体没有摩擦力【答案】BC【解析】对B物体受力分析，如图甲所示，根据合力等于0，运用合成法，得墙壁对B的弹力FN1＝mBgtanα，A对B的弹力FN2＝eq\f(mBg,cosα)＞mBg，结合牛顿第三定律，B物体对A物体的压力大于mBg，C正确；对整体受力分析，如图乙所示，地面的支持力FNA＝(mA＋mB)g，摩擦力Ff＝FN1＝mBgtanα≠0，A、D错误，B正确。【针对训练】1.如图3所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。那么平衡时两球的可能位置是下面的()图3【答案】A2.如下图，在两块相同的竖直木板间，有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，那么左边木板对第一块砖，第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为A．4mg、2mgB．2mg、0C．2mg、mgD．4mg、mg【答案】B【解析】设左、右木板对砖摩擦力为f1，第3块砖对第2块砖摩擦为f2，那么对四块砖作整体有：2f1=4mg，∴f1=2mg。对1、2块砖平衡有：f1+f2=2mg，∴f2=0，故B正确。3.有一个直角支架AOB，AO水平放置，外表粗糙，OB竖直向下，外表光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡，如图。现将P环向左移一小段距离，两环再次到达平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比拟，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是〔〕AOAOBPQA．N不变，T变大B．N不变，T变小C．N变大，T变大D．N变大，T变小【答案】B整体法：选P、Q整体为研究对象，在竖直方向上受到的合外力为零，直接可得N=2mg，再选P或Q中任一为研究对象，受力分析可求出T=mg/sinα【点评】为使解答简便，选取研究对象时，一般优先考虑整体，假设不能解答，再隔离考虑．4.如下图，设A重10N，B重20N，A、B间的动摩擦因数为0.1，B与地面的摩擦因数为0.2．问：〔1〕至少对B向左施多大的力，才能使A、B发生相对滑动？〔2〕假设A、B间μ1=0.4，B与地间μ2=0.l，那么F多大才能产生相对滑动？ABABF【答案】见解析【解析】〔1〕设A、B恰好滑动，那么B对地也要恰好滑动，选A、B为研究对象，受力如图，ABABFTTfB由平衡条件得：F=fB+2T选A为研究对象，ATATfA由平衡条件有T=fAfA=0.1×10=1NfB=0.2×30=6NF=8N。〔2〕同理F=11N。【例4】将长方形均匀木块锯成如下图的三局部，其中B、C两局部完全对称，现将三局部拼在一起放在粗糙水平面上，当用与木块左侧垂直的水平向右力F作用时，木块恰能向右匀速运动，且A与B、A与C均无相对滑动，图中的θ角及F为，求A与B之间的压力为多少？FAFABCθ【答案】Fsinθ/4【点评】此题也可以分别对A、B进行隔离研究，其