高中物理之整体法与隔离法在受力分析中的运用

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受力分析是高中物理做力学有关题目的重要基础,整体法与隔离法是受力分析中最常用的也是最重要的方法。


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。运用整体法解题的基本步骤是:

(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。运用隔离法解题的基本步骤是;

(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,当选取所求力的物体,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,即部分的看一看,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(各部分)间相互作用力时(即系统内力),必须用隔离法。

2、如需隔离,原则上选择受力情况少,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体现,要注意熟练掌握。

3、有时解答一题目时需多次选取研究对象,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。


例题:

1、如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体AA与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于静止状态。已知AB两物体的质量分别为mAmB,则下列说法正确的是( BC )

A.A物体对地面的压力大小为mAg

B.A物体对地面的压力大小为(mAmB)g

C.B物体对A物体的压力大于mBg

D.地面对A物体没有摩擦力

解析:对A、B整体分析可知A物体对地面的压力大小为(mAmB)g,对B隔离受力分析分析可知B物体对A物体的压力大于mBg。

2、如图所示,用一水平力FAB两个物体挤压在竖直的墙上,AB两物体均处于静止状态,下列判断正确的是( D )

A.B物体对A物体的静摩擦力方向向上

B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大

C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力

D.不论AB的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力

解析:对A、B整体分析可知,墙对A的摩擦力等于A、B的重力,对B隔离受力分析可知,B受到的摩擦力等于B的重力,所以不论AB的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力。

3、如图所示,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(AB接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑。已知AB间的动摩擦因数为μ1A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。AB的质量之比为( B )

A、                     B、

C、                     D、

解析:对AB整体水平方向受力分析:Fμ2(mAmB)g

对B隔离受力分析:竖直方向上有μ1FmBg。

联立可得:

高中物理力学中整体法和隔离法的应用


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