高一物理专题利用整体法和隔离法求解平衡问题
学习目标:1、掌握合理选择整体的方法。2、能灵活运用整体法和隔离法求解平衡问题。
学习重点:研究对象的合理选取方法指导选择研究对象是解决物理问题的首要环节.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.对于连结体的平衡问题,若所求的力或所研究问题仅涉及系统的外力时,一般采用整体法,只分析系统的外力列平衡式即可;若所求的力是系统的内力或所研究问题涉及系统的内力时,采用隔离法,一般隔离受力较少的物体进行分析。
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.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.
【例题展示,自主学习】
例1有一个直角支架AOB,AO是水平放置,表面粗糙.OB竖直向下,表面光滑.OA上套有小
环P,OB套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连,并
在某一位置平衡,如图所示.现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么移动后的平衡
状态和原来的平衡状态相比较,AO杆对P的支持力FN和细绳上的拉力FT的变化情况是:(
)
A.FN不变,FT变大
B.FN不变,FT变小
C.FN变大,FT变大
D.FN变大,FT变小
解析:AO杆对P的支持力FN是系统受的外力,可以用整体法:选择环P、Q和细绳组成的系统为研究对象.在竖直
方向上只受重力和支持力FN的作用,而环动移前后系统的重力保持不变,故FN保持不变;细绳上的拉力FT是终统的
内力,用隔离法:因为Q受力较少,故取环Q为研究对象,用解析法或图解法可得FT变小,正确答案为B。
例2如图所示,放置在水平地面上的斜面M上有一质量为m的物体,若m在沿斜面F的作用下向上匀速运动,M仍
保持静止,已知M倾角为θ。求地面对M的支持力和摩擦力。
分析:地面对M的支持力和摩擦力均是系统受的外力,所以采用整体法。
解:整体受力分析建立直角坐标系如图
由平衡条件可得:X轴上有:FcosθFf0Y轴上有:Fsi
θFNMmg0解得:FfFcosθ
FNMmgFsi
θ
【独立思考,合作探究】1.如图所示,两只均匀光滑的相同小球,质量均为m,置于半径为R的圆柱形容器,已知小球的半
径r2r>R,则以下说法正确的是:①容器底部对球的弹力等于2mg②两球间的弹力大r