4.6整体法和隔离法

图中一个养有蜜蜂的容器，假设此时处于完全密封状态，悬挂在弹簧秤下，且蜜蜂均停留在底部巢中．当某一时刻蜜蜂均飞舞起来，且停留在空中时，弹簧秤的读数有何变化?连接体的分析方法连接体是指运动中的几个物体上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻杆、轻弹簧连在一起、或由间接的场力(如万有引力、电场力、磁场力)作用在一起的物体系。简单连接体是指物体系内的所有物体具有相同大小的加速度。内力:两个以上的物体组成系统时,系统内部物体间的相互作用力叫内力.外力:系统以外的物体施加的力叫外力.整体法：当连接体内的物体之间没有相对运动(即有共同加速度)时，可把此物体组作为一个整体对象考虑，分析其受力情况，整体运用牛顿第二定律列式求解．(当然，当连接体内的物体之间有相对运动时，仍可整体运用牛顿第二定律求解．)隔离法：求解连接体内各个物体之间的相互作用力(如相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，可以把其中一个物体从连接体中“单独”隔离出来，单独进行受力分析的方法．求外力---------整体法.求内力---------隔离法.对连接体问题的一般处理思路先隔离，后整体先整体，后隔离优先考虑整体法A、有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右B、有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左C、有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定D、没有摩擦力作用1.在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它的两个粗糙斜面上分别放着质量为m1和m2的两个木块b和c,如图所示,已知m1m2,三木块均处于静止状态,则粗糙地面对三角形木块（）Ｄ拓展发散:题中若(1)、b和c都匀速下滑,而a处于静止状态;(2)、a和b处于静止状态,c加速下滑,地面对三角形木块的摩擦力情况又怎样?2.如图，质量m＝5kg的木块置于倾角＝37、质量M＝10kg的粗糙斜面上，用一平行于斜面、大小为50N的力F推物体，使木块静止在斜面上，求地面对斜面的支持力和静摩擦力。mFMN=(M+m)g-Fsin370=120Nf=Fcos370=40N整体法和隔离法交替使用例1如图所示,两个质量相同的物体A和B紧靠再一起,放在光滑的水平面上,如果他们分别受到水平推力F1和F2,而且F1F2,则A施于B的作用力大小为()ABF1F2aA.F1B.F2C.(F1+F2)/2D.(F1-F2)/2（1）已知外力求内力。先整体分析，计算加速度，然后隔离分析计算内力。分析:物体A和B加速度相同,求它们之间的相互作用力,采取先整体后隔离的方法,先求出它们共同的加速度,然后再选取A或B为研究对象,求出它们之间的相互作用力.选取A和B整体为研究对象,共同加速度a为:再选取物体B为研究对象,受力分析如图所示,根据牛顿第二定律:.2FFm2FFmFmaFF212122NNF2FmmFFa21aF-F2Nm1F2F变式1：物块m和M用轻绳连接，在M上施加恒力F，使两物块作匀加速直线运动,地面光滑。求绳中张力。FMm解：（1）由牛顿第二定律，对整体可得：F=(M+m)aTF隔离m可得：T=ma联立解得：T=mF/(M+m)如右图所示，质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面施一个水平推力F，要使物体相对斜面静止，力F应多大？答案：(m＋M)gtanθ.（2）已知内力求外力。先隔离分析计算加速度，然后整体分析，计算外力。解析：二物体无相对滑动，说明二物体加速度相同，方向水平．先选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN、且二力合力方向水平向左，如下图所示，由图可得：ma＝mgtanθa＝g·tanθ再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F＝(m＋M)a＝(m＋M)gtanθ.总结：要使物体与斜面保持相对静止，即相对斜面不上滑也不下滑，加速度就应水平．这是一种临界状态，考虑一下，当F大于(m＋M)gtanθ或小于(m＋M)gtanθ时，物块相对斜面将怎样运动？例2如图所示,A、B、C三物体的质量分别为m1、m2、m3,带有滑轮的C放在光滑的水平面上,细绳质量及一切摩擦均不计,为使三物体无相对运动,试求水平推力F的大小?FABC解：g.mm)mm(m)amm(mF12321321设系统运动的加速度为a,绳的弹力为T,先隔离分析.对B,由平衡条件得:①对A,由牛顿第二定律得:②由①②得:再取整体研究,由牛顿第二定律:mgTTgmT2amT1.gmma12F5.如图所示，三个物体均静止，F=2N（方向水平），则A与B之间，B与C之间，C与地面之间的摩擦力分别为（）A.0、0、0B.0、1N、1NC.0、2N、2ND.2N、2N、2NABCFc6.如下图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则：(1)第1块砖和第4块砖受到木板的摩擦力各为多大?(2)第2块砖和第3块砖之间的相互作用的摩擦力为多大?(3)第3块砖受到第4块砖的摩擦力为多大?解:(1)以四块砖为对象得：f=2mg方向向上(2)以1、2块砖为对象得：f1=0(3)以第四块砖为对象得：f4=mg方向向上例2.如图所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（）A.4μmgB.3μmgC.2μmgD.μmg解析：选整体为研究对象，有F=2T+2μmg,选Q为研究对象，有T=μmg，因此有F=4μmg。因此选项A正确。FQPA17.如下图所示，人重600N，木板重400N，人与木板、木板与地面间动摩擦因数皆为0.2，现在人用水平力拉绳，使他与木块一起向右匀速运动，则（）A.人拉绳的力是200NB.人拉绳的力是100NC.人的脚给木块的摩擦力向右D.人的脚给木块的摩擦力向左把人和木板看做是一个整体，这个整体一起向右匀速运动，和外力为零。整体所受的外力有，地面给的摩擦力，大小为200牛，还有两段绳子给的拉力。所以每根绳子上面所承受的拉力是100牛。用隔离体法对木板进行分析。木板受到向左的摩擦力大小为200牛，受到向右的拉力为100牛，则还应该受到人给木板的摩擦力方向向右，大小也应该是一百牛。或者直接对人进行受力分析，受到向右的绳子拉力，还能保持匀速运动，必然会有向左的摩擦力来平衡，摩擦力是木板给的，所以人对木板的摩擦力方向应该向右。BC10.质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上，如图所示，a受到斜向上与水平面成θ角的力F作用，b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则()A.b对a的支持力一定等于mgB.水平面对b的支持力可能大于2mgC.a、b之间一定存在静摩擦力D.b与水平面之间可能存在静摩擦力C14.如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？ABθ隔离体法求得f=mgtanθ整体法求得N=(M+m)g16.如图所示，质量为M的木板悬挂在滑轮组下，上端由一根悬绳C固定在横梁下．质量为m的人手拉住绳端，使整个装置保持在空间处于静止状态．求（1）悬绳C所受拉力多大？（2）人对木板的压力(滑轮的质量不计)．[说明]本题能成立的条件是3mM，即mM/3．这表明人的质量不能太小．[思考]你觉得要实现本题的状态必须要满足什么条件?(1)整体法求得拉力，F=（m+M）g(2)对人：N-mg-F1=0F1=mg-N对木板：N+Mg=F1+2F1=3(mg-N)∴N=(3mg-Mg)/4在解答过程较为复杂的综合题时，常常将整体法与隔离法交叉地、联合地使用．或者叫做不拘一格灵活运用，怎样有利就怎样用．1、当用隔离法时，必须按题目的需要进行恰当的选择隔离体，否则将增加运算过程的繁琐程度。2、只要有可能，要尽量运用整体法。因为整体法的好处是，各隔离体之间的许多未知力，都作为内力而不出现，对整体列一个方程即可。3、用整体法解题时，必须满足一个条件，即连结体各部分都处于平衡态。如果不是这样，便只能用隔离法求解。4、往往是一道题中要求几个量，所以更多的情况是整体法和隔离法同时并用，这比单纯用隔离法要简便。小结：隔离法和整体法是解动力学问题的基本方法。应注意：