受力分析是高中物理做力學(xué)有關(guān)題目的重要基礎(chǔ),整體法與隔離法是受力分析中最常用的也是最重要的方法。
一、整體法
整體法就是把幾個物體視為一個整體,受力分析時,只分析這一整體之外的物體對整體的作用力,不考慮整體內(nèi)部物體之間的相互作用力。
當(dāng)只涉及系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運(yùn)動時,一般可采用整體法。運(yùn)用整體法解題的基本步驟是:
(1)明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動的全過程;
(2)畫出系統(tǒng)或整體的受力圖或運(yùn)動全過程的示意圖;
(3)選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。
二、隔離法
隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系中假想地隔離出來,只分析該物體以外的物體對該物體的作用力,不考慮該物體對其它物體的作用力。
為了弄清系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力和運(yùn)動情況,一般可采用隔離法。運(yùn)用隔離法解題的基本步驟是;
(1)明確研究對象或過程、狀態(tài);
(2)將某個研究對象或某段運(yùn)動過程、或某個狀態(tài)從全過程中隔離出來;
(3)畫出某狀態(tài)下的受力圖或運(yùn)動過程示意圖;
(4)選用適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。
三、應(yīng)用整體法和隔離法解題的方法
1、合理選擇研究對象。這是解答平衡問題成敗的關(guān)鍵。
研究對象的選取關(guān)系到能否得到解答或能否順利得到解答,當(dāng)選取所求力的物體,不能做出解答時,應(yīng)選取與它相互作用的物體為對象,即轉(zhuǎn)移對象,或把它與周圍的物體當(dāng)做一整體來考慮,即部分的看一看,整體的看一看。
但整體法和隔離法是相對的,二者在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化,在解決問題時決不能把這兩種方法對立起來,而應(yīng)該靈活把兩種方法結(jié)合起來使用。為使解答簡便,選取對象時,一般先整體考慮,尤其在分析外力對系統(tǒng)的作用(不涉及物體間相互作用的內(nèi)力)時。但是,在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(各部分)間相互作用力時(即系統(tǒng)內(nèi)力),必須用隔離法。
2、如需隔離,原則上選擇受力情況少,且又能求解未知量的物體分析,這一思想在以后牛頓定律中會大量體現(xiàn),要注意熟練掌握。
3、有時解答一題目時需多次選取研究對象,整體法和隔離法交叉運(yùn)用,從而優(yōu)化解題思路和解題過程,使解題簡捷明了。
所以,注意靈活、交替地使用整體法和隔離法,不僅可以使分析和解答問題的思路與步驟變得極為簡捷,而且對于培養(yǎng)宏觀的統(tǒng)攝力和微觀的洞察力也具有重要意義。
例題:
1、如圖所示,在粗糙水平地面上放著一個截面為半圓的柱狀物體A,A與豎直墻之間放一光滑半圓球B,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知A、B兩物體的質(zhì)量分別為mA和mB,則下列說法正確的是( BC )
A.A物體對地面的壓力大小為mAg
B.A物體對地面的壓力大小為(mA+mB)g
C.B物體對A物體的壓力大于mBg
D.地面對A物體沒有摩擦力
解析:對A、B整體分析可知A物體對地面的壓力大小為(mA+mB)g,對B隔離受力分析分析可知B物體對A物體的壓力大于mBg。
2、如圖所示,用一水平力F把A、B兩個物體擠壓在豎直的墻上,A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài),下列判斷正確的是( D )
A.B物體對A物體的靜摩擦力方向向上
B.F增大時,A和墻之間的摩擦力也增大
C.若B的重力大于A的重力,則B受到的摩擦力大于墻對A的摩擦力
D.不論A、B的重力哪個大,B受到的摩擦力一定小于墻對A的摩擦力
解析:對A、B整體分析可知,墻對A的摩擦力等于A、B的重力,對B隔離受力分析可知,B受到的摩擦力等于B的重力,所以不論A、B的重力哪個大,B受到的摩擦力一定小于墻對A的摩擦力。
3、如圖所示,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時A恰好不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為μ1,A與地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為( B )
A、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B、
C、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?D、
解析:對A、B整體水平方向受力分析:F=μ2(mA+mB)g
對B隔離受力分析:豎直方向上有μ1F=mBg。
聯(lián)立可得:
高中物理力學(xué)中整體法和隔離法的應(yīng)用