高中物理人教版（2019） 必修 第一册第三章 专题强化　整体法和隔离法在受力分析及平衡中的应用 学案

专题强化整体法和隔离法在受力分析及平衡中的应用[学习目标]1.知道整体法和隔离法，能灵活运用整体法和隔离法恰当地选取研究对象。2.会用整体法和隔离法处理共点力作用下多个物体的平衡问题(重难点)。一、整体法和隔离法在受力分析中的应用1．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(外力)，不考虑整体内部物体之间的相互作用力(内力)。2．隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系统中隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑该物体对其他物体的作用力。3．(1)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。(2)为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法。(3)对于连接体问题，多数情况既要分析外力，又要分析内力，这时我们可以采取先整体(解决外力)后隔离(解决内力)的交叉运用方法，当然个别情况也可采用先隔离(由已知内力解决未知外力)再整体相反的运用顺序。例1如图所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态。(1)试分别画出A、B及A、B作为一个整体的受力示意图；(2)求A对地面的压力的大小与A、B重力大小之间的关系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2023·濮阳一高高一期中)如图所示，物块A、B处于静止状态，已知竖直墙壁粗糙，水平地面光滑，则物块A和B的受力个数分别为()A．3和3B．3和4C．4和4D．4和5二、整体法和隔离法在平衡问题中的应用当系统处于平衡状态时，组成系统的每个物体都处于平衡状态，选取研究对象时要注意整体法和隔离法的结合。一般地，求系统内部间的相互作用力时，用隔离法；求系统受到的外力时，用整体法，具体应用中，应将这两种方法结合起来灵活运用。例3用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，则()A．细线a对小球1的拉力大小为eq\f(4\r(3),3)GB．细线a对小球1的拉力大小为4GC．细线b对小球2的拉力大小为GD．细线b对小球2的拉力大小为eq\f(2\r(3),3)G针对训练(2023·宁波市余姚中学高一期中)如图所示，质量为m的物体A放在倾角为θ、质量为M的斜面体B上，斜面体B放在水平地面上，用沿斜面向下、大小为F的力推物体A，A恰能沿斜面匀速下滑，而斜面体B静止不动。重力加速度为g，则下列说法中正确的是()A．地面对斜面体B的支持力大小为mg＋MgB．地面对斜面体B的支持力大小为Mg＋FsinθC．地面对斜面体B的摩擦力向右，大小为FcosθD．地面对斜面体B的摩擦力大小为0例4(2022·德州市高一期末)如图所示，整个装置处于静止状态，球Q光滑，若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前发现P始终保持静止，在此过程中下列说法正确的是()A．MN对Q的弹力逐渐减小B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．地面对P的弹力变小D．PQ之间的弹力逐渐减小整体法、隔离法的比较项目整体法隔离法概念将运动状态相同的几个物体作为一个整体来分析的方法将研究对象与周围物体分隔开的方法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用一般隔离受力较少的物体专题强化整体法和隔离法在受力分析及平衡中的应用[学习目标]1.知道整体法和隔离法，能灵活运用整体法和隔离法恰当地选取研究对象。2.会用整体法和隔离法处理共点力作用下多个物体的平衡问题(重难点)。一、整体法和隔离法在受力分析中的应用1．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(外力)，不考虑整体内部物体之间的相互作用力(内力)。2．隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系统中隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑该物体对其他物体的作用力。3．(1)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。(2)为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况，一般可采用隔离法。(3)对于连接体问题，多数情况既要分析外力，又要分析内力，这时我们可以采取先整体(解决外力)后隔离(解决内力)的交叉运用方法，当然个别情况也可采用先隔离(由已知内力解决未知外力)再整体相反的运用顺序。例1如图所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态。(1)试分别画出A、B及A、B作为一个整体的受力示意图；(2)求A对地面的压力的大小与A、B重力大小之间的关系。答案见解析解析(1)隔离A为研究对象，它受到重力GA、B对它的压力FBA、地面支持力和地面对它的摩擦力，如图甲所示。隔离B为研究对象，它受到重力GB、三棱柱对它的支持力FAB、墙壁对它的弹力FN1，如图乙所示。以A、B整体作为研究对象，整体受到重力GA＋GB、墙壁对其弹力FN1、地面支持力和地面对其摩擦力，如图丙所示。(2)以A、B整体为研究对象，FN＝GA＋GB由牛顿第三定律，A对地面的压力FN′等于FN，则FN′＝GA＋GB故A对地面的压力的大小等于A、B重力大小之和。例2(2023·濮阳一高高一期中)如图所示，物块A、B处于静止状态，已知竖直墙壁粗糙，水平地面光滑，则物块A和B的受力个数分别为()A．3和3 B．3和4C．4和4 D．4和5答案B解析对整体分析可知，A、B整体受到地面向上的支持力、重力，墙壁对A、B无弹力；分别隔离A、B分析：A受重力、B对A的支持力和B对A的摩擦力共3个力；B受重力、A对B的压力、A对B的摩擦力、地面对B的支持力共4个力，故B正确，A、C、D错误。二、整体法和隔离法在平衡问题中的应用当系统处于平衡状态时，组成系统的每个物体都处于平衡状态，选取研究对象时要注意整体法和隔离法的结合。一般地，求系统内部间的相互作用力时，用隔离法；求系统受到的外力时，用整体法，具体应用中，应将这两种方法结合起来灵活运用。例3用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接并悬挂，如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，则()A．细线a对小球1的拉力大小为eq\f(4\r(3),3)GB．细线a对小球1的拉力大小为4GC．细线b对小球2的拉力大小为GD．细线b对小球2的拉力大小为eq\f(2\r(3),3)G答案A解析将两球和细线b看成一个整体，设细线a对小球1的拉力大小为Fa，细线c对小球2的拉力大小为Fc，受力如图所示。根据共点力的平衡条件有Fa＝eq\f(2G,cos30°)＝eq\f(4\r(3),3)GFc＝2Gtan30°＝eq\f(2\r(3),3)G，故A正确，B错误；对小球2根据共点力的平衡条件可知细线b对其拉力大小为Fb＝eq\r(Fc2＋G2)＝eq\f(\r(21),3)G，故C、D错误。针对训练(2023·宁波市余姚中学高一期中)如图所示，质量为m的物体A放在倾角为θ、质量为M的斜面体B上，斜面体B放在水平地面上，用沿斜面向下、大小为F的力推物体A，A恰能沿斜面匀速下滑，而斜面体B静止不动。重力加速度为g，则下列说法中正确的是()A．地面对斜面体B的支持力大小为mg＋MgB．地面对斜面体B的支持力大小为Mg＋FsinθC．地面对斜面体B的摩擦力向右，大小为FcosθD．地面对斜面体B的摩擦力大小为0答案C解析对整体受力分析，根据平衡条件，有FN＝mg＋Mg＋Fsinθ，Fcosθ＝Ff，即地面对斜面体的支持力大小为FN＝mg＋Mg＋Fsinθ，地面对斜面体的摩擦力大小为Ff＝Fcosθ，方向水平向右，故选C。例4(2022·德州市高一期末)如图所示，整个装置处于静止状态，球Q光滑，若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动，在Q落到地面以前发现P始终保持静止，在此过程中下列说法正确的是()A．MN对Q的弹力逐渐减小B．地面对P的摩擦力逐渐增大C．地面对P的弹力变小D．PQ之间的弹力逐渐减小答案B解析对球Q进行受力分析，其受重力、P对Q的弹力F2和MN对Q的弹力F1，如图根据共点力平衡条件F1＝Gtanθ，F2＝eq\f(G,cosθ)MN保持竖直并且缓慢地向右移动，θ不断变大，则F1变大，F2变大，故A、D错误；在Q落到地面以前，P始终保持静止，把P、Q看成整体受力分析，受重力、地面的