几道练习隔离法的典型试题(高中物理试题解析)

解答力学试题，经常需要综合运用隔离法、整体法，需要灵活选择研究对象，所以练习运用隔离法、整体法、灵活选择研究对象是非常必要的。例题一．如图所示，在某建筑工地的水平地面上堆放着相同的10根原木。已知每根原木的重力均为，原木之间的动摩擦因数为µ。可将原木看成圆柱体，若要将5号原木沿其轴线方向匀速拉出（其他原木仍都保持静止），则水平拉力大小应为（）

这道题来源于河南省周口市项城市5校2023-2024学年高三上学期12月联考物理试卷。近几天，有部分师生讨论这道题，感觉不好下手。

其实，这是典型的静力学连接体问题，当然要用隔离法、整体法。这道题应该算是练习隔离法的很不错的一道试题。毫无疑问，要隔离5号原木，求出它受的弹力，再求出它受的摩擦力即可解除答案。首先，应该能想到，同一水平面上的原木相互之间是没有弹力作用的。所以，原木5应该是受到原木2、3、8、9的弹力作用。我们可以先隔离原木1进行分析，原木1受两个支持力、一个重力，三个力合力为零。如下图所示：由2FNcos30°=G得：

根据牛顿第三定律，1号原木对2、3号每根原木的压力为：

根据对称性可知，原木2对5和3对5的弹力是类似的，所以我们只隔离原木2分析，它除了受重力还受到原木1、4、5的弹力作用，弹力的方向都是沿着连心线的；根据牛顿第三定律，原木2对5、原木3对5的压力大小均为：

所以将5号原木沿其轴线方向匀速拉出时，原木2、3对5的摩擦力大小均为：

再隔离原木5分析，原木5除了受重力还受2和3的压力以及8和9的弹力。结合牛顿第三定律，可知原木5对8、9的压力大小均为：。将5号原木沿其轴线方向匀速拉出时，原木8、9对5的摩擦力大小均为：

所以，将5号原木沿其轴线方向匀速拉出（其他原木仍都保持静止）时，水平拉力大小应为：

可见，本题答案是选B。例题二．中国传统的石拱桥是力与美的完美结合，如图所示是科技馆中小朋友搭建的拱桥模型，1、2与4、5分别是左右对称的塑料构件，构件1、5紧贴在支撑底座上，构件1、2、3的左侧面与竖直面夹角分别为α、β、γ，且α>β>γ。小朋友重力为G，构件质量不计，小朋友站在构件3的正中间保持静止，可近似认为5块构件表面光滑，下列说法正确的是（）

C．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变大D．底座与构件1间，构件1、2间，构件2、3间弹力依次变小这道题来源于广西南宁市2022-2023学年高二上学期开学质量调研物理试题第2题。【答案】AC。这道题的解答，需要灵活选择研究对象。比如，判断AB两项，应该把构件1、2、3、4、5及小朋友看作整体用整体法，由平衡条件可知选项A正确B错误；然后，可以把构件2、3、4以及小朋友看作整体作为研究对象，由平衡条件得出1、2间的弹力；最后，再把构件3及小朋友看作整体作为研究对象，由平衡条件即可得出2、3间的弹力，从而看出各弹力的大小情况。例题三．四块质量均为m、形状相同的坚固石块两个侧面间所夹的圆心角均为30°，其中3与1、1与2、2与4之间摩擦力可以忽略，而3、4与地基A、B间接触面粗糙，现将四块石块与地基垒成如图形状，图中第1、2块间的接触面是竖直的，则下列判断正确的是（）A．地基A对石块3的摩擦力为

B．石块1、2间无相互作用力C．石块2、4间的作用力为

D．地基B对石块4的摩擦力为零这道题来源于浙江省湖州市2019-2020学年高二下学期期末调研测试物理试题、浙江省东阳市第二高级中学2020-2021学年高一下学期开学考试物理试题等。这道题与类似题目相比，主要是增添了摩擦力。解题时需要灵活选择研究对象，比如可以先分析石块1，再分析1、3整体；或者先分析1、2整体，再分析石块3。不同的方法可以得出相同的结论。【本题答案】A。例题四．如图所示，半径为r圆柱体B、C固定在两个不计质量、不计厚度的相同水平底座上，且B、C靠在一起，底座与水平面间的动摩擦因数为μ，圆柱体A（半径为r）放在圆柱体B、C的上方，三者处于静止状态，质量关系为mA＝2mB＝2mC＝2m，三个圆柱面间均光滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。（1）求B对A的支持力FN。（2）要使系统保持静止状态，求μ的最小值。这道题来源于吉林省长春市第二实验中学2023-2024学年高三上学期9月月考物理试题。这道题同样是一道练习隔离法的典型试题，解题时可以先隔离A，求出B、C对它的支持力，并根据牛顿第三定律得