高三物理专题受力分析------整体法和隔离法.docVIP

高三物理专题受力分析------整体法和隔离法

一、静力学中的整体与隔离

bcam1m

b

c

a

m1

m2

【例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有质量为m1和m2的两个木块b和c，如下图，m1＞m2，三木块均处于静止，那么粗糙地面对于三角形木块〔〕

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．没有摩擦力的作用

【解析】由于三物体均静止，故可将三物体视为一个物体，它静止于水平面上，必无摩擦力作用，应选D．

【点评】此题假设以三角形木块a为研究对象，分析b和c对它的弹力和摩擦力，再求其合力来求解，那么把问题复杂化了．此题可扩展为b、c两个物体均匀速下滑，想一想，应选什么？

AOBPQ【例2】有一个直角支架AOB，AO水平放置，外表粗糙，OB竖直向下，外表光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡，

A

O

B

P

Q

A．N不变，T变大B．N不变，T变小C．N变大，T变大D．N变大，T变小

【解析】隔离法：设PQ与OA的夹角为α，对P有：

mg＋Tsinα=N

对Q有：Tsinα=mg

所以N=2mg，T=mg/sinα故N不变，T变大．答案为B

整体法：选P、Q整体为研究对象，在竖直方向上受到的合外力为零，直接可得N=2mg，再选P或Q中任一为研究对象，受力分析可求出T=mg/sinα

ABF

A

B

F

【例3】如下图，设A重10N，B重20N，A、B间的动摩擦因数为0.1，B与地面的摩擦因数为0.2．问：〔1〕至少对B向左施多大的力，才能使A、B发生相对滑动？〔2〕假设A、B间μ1=0.4，B与地间μ2=0.l，那么F多大才能产生相对滑动？

ABFTTf

A

B

F

T

T

fB

F=fB+2T

AT

A

T

fA

T=fAfA=0.1×10=1NfB=0.2×30=6NF=8N。

FABC

F

A

B

C

θ

【例4】将长方形均匀木块锯成如下图的三局部，其中B、C两局部完全对称，现将三局部拼在一起放在粗糙水平面上，当用与木块左侧垂直的水平向右力F作用时，木块恰能向右匀速运动，且A与B、A与C均无相对滑动，图中的θ角及F为，求A与B之间的压力为多少？

θfB

θ

fB

f1

F1

又因为mA=2mB=2mC且动摩擦因数相同，

所以fB=F/4

再以B为研究对象，受力如下图，因B平衡，所以

F1=fBsinθ即：F1=Fsinθ/4

【点评】此题也可以分别对A、B进行隔离研究，其解答过程相当繁杂。

【例5】如下图，在两块相同的竖直木板间，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，那么左边木板对第一块砖，第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为

A．4mg、2mgB．2mg、0C．2mg、mgD．4mg、mg

【解析】设左、右木板对砖摩擦力为f1，第3块砖对第2块砖摩擦为f2，那么对四块砖作整体有：2f1=4mg，∴f1=2mg。

对1、2块砖平衡有：f1+f2=2mg，∴f2=0，故B正确。

【例6】如下图，两个完全相同的重为G的球，两球与水平地面间的动摩擦因市委都是μ，一根轻绳两端固接在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为θ。问当F至少多大时，两球将发生滑动？

【解析】首先选用整体法，由平衡条件得

F＋2N=2G①

再隔离任一球，由平衡条件得

Tsin(θ/2)=μN②2·Tcos(θ/2)=F③

①②③联立解之

。

【例7】如下图，重为8N的球静止在与水平面成370角的光滑斜面上，并通过定滑轮与重4N的物体A相连，光滑挡板与水平而垂直，不计滑轮的摩擦，绳子的质量，求斜面和挡板所受的压力〔sin370=0.6〕。

【解析】分别隔离物体A、球，并进行受力分析，如下图：

由平衡条件可得：T=4N

Tsin370+N2cos370=8

N2sin370=N1+Tcos370

得N1=1NN2=7N。

【例8】如下图，光滑的金属球B放在纵截面为等边三角形的物体A与坚直墙之间，恰好匀速下滑，物体A的重力是B重力的6倍，不计球跟斜面和墙之间的摩擦，问：物体A与水平面之间的动摩擦因数μ是多少？

【解析】首先以B为研究对象，进行受力分析如图

由平衡条件可得：N2=mBgcot300①

再以A、B为系统为研究对象．受力分析如图。

由平衡条件得：N2=f，f=μ(mA+mB)g②

解得μ=√3/7

【例