高中物理 整體法和隔離法在平衡問題中的應(yīng)用學(xué)法指導(dǎo)

1、整體法和隔離法在平衡問題中的應(yīng)用整體法和隔離法實(shí)質(zhì)上是研究對(duì)象的選取問題，二者各有優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合具體情況合理選用。下面舉例分析：例1. 如圖1所示，質(zhì)量為m=2kg的物體，置于質(zhì)量為M=10kg的斜面體上，現(xiàn)用一平行于斜面的力F=20N推物體，使物體向上勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體的傾角=37°，始終保持靜止，求地面對(duì)斜面體的摩擦力和支持力（?。?。圖1解析：（1）隔離法：先對(duì)物體m受力分析，如圖2所示。由平衡條件有圖2垂直斜面方向：（1）平行斜面方向：（2）再對(duì)斜面體受力分析，如圖3所示，由平衡條件有圖3水平方向：（3）豎直方向：（4）結(jié)合牛頓第三定律知（5）聯(lián)立以上各式，可得地面對(duì)斜面體的摩擦力

2、，方向水平向左；地面對(duì)斜面體的支持力，方向豎直向上。（2）整體法：因本題沒有要求求出物體和斜面體之間的相互作用力，而且兩個(gè)物體均處于平衡狀態(tài)（盡管一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)，一個(gè)靜止），故可將物體和斜面體視為整體，作為一個(gè)研究對(duì)象來研究，其受力如圖4所示，由平衡條件有圖4水平方向：（1）豎直方向：（2）將題給數(shù)據(jù)代入，求得小結(jié)：整體法有它的優(yōu)點(diǎn)，但并非所有情況都可以用整體法，當(dāng)求解物體和斜面之間的相互作用力時(shí)，就應(yīng)選用隔離法（隔離物體或者隔離斜面體），因?yàn)檎w法不能求出物體之間的相互作用力。 例2. 如圖5所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的四塊完全相同的磚，用兩個(gè)同樣大小的水平力壓木板，使四塊磚

3、均靜止不動(dòng)。求：（1）木板對(duì)第1塊磚和第4塊磚的摩擦力各多大？（2）第2塊磚和第3塊磚之間的摩擦力？（3）第3塊磚和第4塊磚之間的摩擦力？圖5解析：（1）將4塊磚看作整體作為研究對(duì)象，對(duì)整體進(jìn)行受力分析，如圖6所示，豎直方向由平衡條件可得，得到木板對(duì)第1塊磚和第4塊磚的摩擦力均為。圖6（2）第1塊和第2塊磚看作整體隔離后進(jìn)行受力分析，如圖7所示，豎直方向，木板對(duì)第1塊磚的摩擦力為，由平衡條件可知此二力已經(jīng)達(dá)到平衡，故第3塊磚對(duì)第2塊磚的摩擦力為零。圖7（3）將第4塊磚單獨(dú)從系統(tǒng)中隔離出來進(jìn)行受力分析，豎直方向，由平衡條件可得，得第3塊磚對(duì)第4塊磚的摩擦力為，方向豎直向下。變形：若4塊磚只是右邊

4、受到水平力作用緊壓在墻上靜止，則各接觸面間的摩擦力有何變化？（答：從左至右，各接觸面間的摩擦力大小依次為：4mg、3mg、2mg、mg）小結(jié)：同一個(gè)情景，求解的力不同，研究對(duì)象的選取可以不同，但要注意使求解的力作為外力來出現(xiàn)。 例3. 如圖8所示，人重600N，木板重400N，人與木板、木板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)都為0.2，現(xiàn)在人用水平力拉繩，使他與木板一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，求人的腳對(duì)木板的摩擦力。圖8解析：先整體法，取人和木板整體為研究對(duì)象，受到重力（）、地面對(duì)整體的支持力、兩股繩的拉力，地面對(duì)整體的滑動(dòng)摩擦力，受力分析如圖9，由平衡條件得圖9代入數(shù)據(jù)得，。再用隔離法，將人作為研究對(duì)象，受到重力、木板對(duì)人支持力、繩對(duì)人的