D009.隔离法和整体法 高中物理

隔离法和整体法一、研究对象的选择二、简单连接体问题的处理方法三、系统的动力学方程013.南昌二中08届第二次阶段性考试4012.湖北省黄冈中学08届9月模拟考试5002.南京师大08届《物理之友》力学综合(二)11001.南京师大08届《物理之友》力学综合(一)8001.南京师大08届《物理之友》力学综合(一)6011.08届启东市第一次调研测试卷14012.湖北省黄冈中学08届9月模拟考试8013.南昌二中08届第二次阶段性考试10016.山东省寿光现代一中07—08学年度第二次考试5020.南京一中07—08学年第一次阶段性测试9044.盐城市2008届六所名校联考试题3049.西安市重点中学2008届4月份理综试题18gk011.2008年高考物理海南卷2gk011.2008年高考物理海南卷9gk015.2008年高考理综四川延考区卷24隔离法和整体法对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法与隔离法相结合的方法．一、研究对象的选择选择研究对象是解决物理问题的首要环节．在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度．对于连结体问题，通常用隔离法，但有时也可采用整体法．如果能够运用整体法，我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；不计物体间相互作用的内力，或物体系内的物体的运动状态相同，一般首先考虑整体法．二、简单连接体问题的处理方法在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点），分析受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）；如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程，隔离法和整体法是互相依存，互相补充的，两种方法互相配合交替应用，常能更有效地解决有关连接体的问题。系统所受的合外力等于系统内各物体的质量与加速度乘积的矢量和。即：ΣF=m1a1+m2a2+m3a3+……其分量表达式为ΣFx=m1a1x+m2a2x+m3a3x+……ΣFy=m1a1y+m2a2y+m3a3y+……三、系统的动力学方程013.南昌二中08届第二次阶段性考试44．如图所示,m1=2kg，m2=3kg连接的细绳仅能承受1N的拉力,桌面水平光滑,为了使细绳不断而又使它们能一起获得最大加速度,则可施加的水平力F的最大值和方向是（）A．向右，作用在m2上，B．向右，作用在m2上，F=2.5NC．向左，作用在m1上，D．向左，作用在m1上，F=2.5NN35FN35Fm1m2B解见下页解：若水平力F1的方向向左,由牛顿第二定律,m1m2F1对整体F1=(m1+m2)a1对m2,T=m2a1N351TmmmFBBA21m31s/a若水平力F2的方向向右,由牛顿第二定律,m1m2F2对整体F2=(m1+m2)a2对m1,T=m1a2N522.TmmmFaBA22m21s/aF向右，作用在m2上，F=2.5N012.湖北省黄冈中学08届9月模拟考试55．如图所示,质量为M的圆环用轻绳吊在天花板上,环上有两个质量为m的小环自大环顶部开始分别向两边滑下，当两个小环下落至与大环圆心等高时,小环受到的摩擦力为f,此时绳对大环的拉力大小（）A．(M+m)gB．(M+2m)gC．Mg+fD．Mg+2fMmm解：小环受力如图示fmgN由牛顿定律得mg-f=mayrmvN2大环受力如图示，ffMgTMNN由平衡条件得T=Mg+2fD002.南京师大08届《物理之友》力学综合(二)11、如图所示，光滑水平地面上的小车质量为M，站在小车水平底板上的人质量为m，且m≠M。人用一根跨过定滑轮的绳子拉小车，定滑轮上下两侧的绳子都保持水平，不计绳与滑轮之间的摩擦。在人和车一起向右加速运动的过程中，下列说法正确的是()A．人受到向左的摩擦力B．人受到向右的摩擦力C．人拉绳的力越大，人和车的加速度越大D．人拉绳的力越大，人对车的摩擦力越大mM解：对整体：2F=(M+m)aMmFa2所以C正确对人：F-f=ma解得，FMmmMf因为m≠M，所以D正确CD001.南京师大08届《物理之友》力学综合(一)8、8．如图所示，小车的质量为M，人的质量为m，人用恒力F拉绳,若人与车保持相对静止，且地面为光滑的,又不计滑轮与绳的质量，则车对人的摩擦力可能是（）FMmMmFMmMmFMmmMA．0B．，方向向右C．，方向向左D．，方向向右ACD解见下页解：对整体：2F=(M+m)a若Mm车对人的摩擦力方向向右,对人：F-f=ma解得FMmmMf若Mm车对人的摩擦力方向向左对人：F+f=ma解得FMmMmf若M=m车对人的摩擦力等于0001.南京师大08届《物理之友》力学综合(一)6.某同学欲用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。P、Q为记录重物A运动情况的两个光电门。A、B为两重物，用跨过滑轮的细线连接，其中mA＝2kg，细线、滑轮质量以及摩擦均可不计。为了保证无论B物体质量多大，实验都能顺利进行，该同学应选用抗拉能力至少是多大的绳索（L）来悬挂滑轮?（g取10m/s2）()A.150NB.80NC.40ND.20NB解见下页QPLBA解：mAg-F=mAaF-mBg=mBagmmmmaBABAgmmgmmmmamgmFBBBABAAA242若B物体质量很大，N40242gmmgmmmmFBBBABA若B物体质量略大于2kg，N20242gmmgmmmmFBBBABA∴40NT=2F80NQPLBA011.08届启东市第一次调研测试卷1414．如图所示，固定在水平面上的斜面倾角θ=37°,长方体木块A的MN面上钉着一颗小钉子，质量m=1.5kg的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.50．现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑．求在木块下滑的过程中小球对木块MN面的压力．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）BAMNθ解：BAMNθ由于木块与斜面间有摩擦力的作用，所以小球B与木块间有压力的作用，并且它们以共同的加速度a沿斜面向下运动．将小球和木块看作一个整体，设木块的质量为M，根据牛顿第二定律可得a)mM(cosg)mM(sing)mM(代入数据得a=2.0m/s2选小球为研究对象，设MN面对小球的作用力为N，根据牛顿第二定律有maNsinmg代入数据得N=6.0N根据牛顿第三定律，小球对MN面的压力大小为6.0N，方向沿斜面向下012.湖北省黄冈中学08届9月模拟考试88．如图所示，质量为M的物体内有圆形轨道，质量为m的小球在竖直平面内沿圆轨道做无摩擦的圆周运动，A与C两点分别是轨道的最高点和最低点，B、D两点是圆水平直径两端点。小球运动时，物体M在地面静止，则关于M对地面的压力N和地面对M的摩擦力方向，下列说法中正确的是（）A．小球运动到B点，NMg，摩擦力方向向左B．小球运动到B点，N=Mg，摩擦力方向向右C．小球运动到C点，N(M+m)g，M与地面无摩擦D．小球运动到D点，N(M+m)g，摩擦力方向向右DABCMBC解见下页ABCDM解：画出系统的受力图如图示,设摩擦力方向向右为正N（M+m）gf由系统的动力学方程:系统所受的合外力等于系统内各物体的质量和加速度乘积的矢量和。即：ΣF=m1a1+m2a2+m3a3+……ΣFx=m1a1x+m2a2x+m3a3x+……ΣFy=m1a1y+m2a2y+m3a3y+……A点(M+m)g-N1=mv2/rf=0，A错B点(M+m)g-N2=mgf2=mv2/r，B对C点N3-(M+m)g=mv2/rf=0，C对D点(M+m)g-N4=mgf4=-mv2/r负号表示摩擦力方向向左,D错013.南昌二中08届第二次阶段性考试1010．如图所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上叠放着两物体A、B，A、B的质量均为2kg，它们处于静止状态。若突然将一个大小为10N，方向竖直向下的力施加在物体A上，则此瞬间A对B的压力大小是（取g=10m/s2）（）A．5NB．15NC．25ND．35NBAC解见下页解：它们处于静止状态时，NBA=mAg=20N突然将方向竖直向下的10N力施加在物体A上，BAF=10N对AB整体：F=(mA+mB)aa=2.5m/s2对A物体：F+mAg-N'BA=mAaN'BA=25N由牛顿第三定律，此瞬间A对B的压力N'AB大小是25N016.山东省寿光现代一中07—08学年度第二次考试55．图所示，质量为M的小车放在光滑的水平地面上，右面靠墙，小车的上表面是一个光滑的斜面，斜面的倾角为α，设当地重力加速度为g。那么，当有一个质量为m的物体在这个斜面上自由下滑时，小车对右侧墙壁的压力大小是（）A．B．C．D．cossinmgcossinmgMmMtanmgtanmgMmMαA解见下页α解：画出m的受力图如图示aN1mga=gsinαN1=mgcosα画出M的受力图如图示,由平衡条件得αMgN2N3N'1N2=N1'sinα=mgsinαcosα由牛顿第三定律，小车对右侧墙壁的压力大小是N2'=mgsinαcosα020.南京一中07—08学年第一次阶段性测试99．如图所示,一块带有斜面和平台的木块,质量为M，斜面与水平方向倾角为α,木块置于水平面上,与水平面间的摩擦系数是μ（μtanα）.将一个质量为m的光滑球放在平台上,并与斜面相靠,当球与木块一起在图示平面内沿水平方向相对于地面运动（速度不为零）时,在木块上施加的水平力F的大小和方向可能是()A．F的方向向右，大小可为B．F的方向向右，大小可为C．F的方向向左，大小可为D．F的大小可为0)tan(g)Mm(Fg)Mm(Mgtang)Mm(Fg)Mm()tan(g)Mm(Fg)Mm(αMmAC解见下页解：αMm球与木块一起运动，加速度方向不可能向左。若一起向右加速运动，对小球分析受力得mgN1N2αmgNmgcosNmasinN211tanga0对整体分析受力得a)mM(g)mM(F)tan(g)Mm(Fg)Mm(若一起向左减速运动，对整体分析受力得a)mM(Fg)mM()tan(g)Mm(Fg)Mm(故正确选项为A、C044.盐城市2008届六所名校联考试题33．如图所示，一质量为M的直角劈B放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面向上的力F作用于A上，使其沿斜面匀速上滑，在A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止，则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N正确的是（）A．f=0，N=Mg+mgB．f向左，NMg+mgC．f向右，NMg+mgD．f向左，N=Mg+mgαFvBAB解：Fsinα+N=(M+m)gFcosα+f=0设地面对劈的摩擦力f向右f=-FcosαN=(M+m)g-Fsinα对AB整体：负号表示f向左049.西安市重点中学2008届4月份理综试题1818、质量mA=10kg的物块A与质量mB=2kg的物块B放在倾角θ=300的光滑斜面上处于静止状态，轻质弹簧一端与物块B连接，另一端与固定档板连接，弹簧的劲度系数k=400N/m，现给物块A施加一个平行于斜面向上的F，使物块A沿斜面向上做匀加速运动，已知力F在前0.2s内为变力，0.2s后为恒力，求：（g=10m/s2）（1）力F的最大值与最小值（2）力F由最小值到最大值的过程中，物块A所增加的重力势能。ABθFABθF解：（1）开始静止时弹簧压缩x1m150211.ksing)mm(x0