整體法與隔離法綜合應(yīng)用

1、整體法與隔離法綜合應(yīng)用物理學(xué)中的思想方法物理學(xué)中的思想方法物理學(xué)中的思想方法有很多如：圖象法、等效轉(zhuǎn)化物理學(xué)中的思想方法有很多如：圖象法、等效轉(zhuǎn)化法、極限思維方法、臨界問題分析法、估算法、對(duì)法、極限思維方法、臨界問題分析法、估算法、對(duì)稱法、微元法、構(gòu)建物理模型法、猜想與假設(shè)法、稱法、微元法、構(gòu)建物理模型法、猜想與假設(shè)法、整體和隔離法、尋找守恒量法、控制變量法、類比整體和隔離法、尋找守恒量法、控制變量法、類比法等法等本專題解決的是整體法和隔離法及其應(yīng)用本專題解決的是整體法和隔離法及其應(yīng)用整體法和隔離法整體法和隔離法1.整體法是在確定研究對(duì)象或研究過程時(shí)整體法是在確定研究對(duì)象或研究過程時(shí),把多個(gè)物

2、體把多個(gè)物體看作為一個(gè)整體或多個(gè)過程看作整個(gè)過程的方法。整看作為一個(gè)整體或多個(gè)過程看作整個(gè)過程的方法。整體法，是大的方面或者是從整的方面來認(rèn)識(shí)問題，宏體法，是大的方面或者是從整的方面來認(rèn)識(shí)問題，宏觀上來揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。觀上來揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。2.隔離法是把單個(gè)物體作為研究對(duì)象或只研究一個(gè)孤隔離法是把單個(gè)物體作為研究對(duì)象或只研究一個(gè)孤立過程的方法。隔離法是從小的方面來認(rèn)識(shí)問題，然立過程的方法。隔離法是從小的方面來認(rèn)識(shí)問題，然后再通過各個(gè)問題的關(guān)系來聯(lián)系，從而揭示出事物的后再通過各個(gè)問題的關(guān)系來聯(lián)系，從而揭示出事物的本質(zhì)和規(guī)律。本質(zhì)和規(guī)律。一、靜力學(xué)中的整體與隔離應(yīng)用一、靜力學(xué)中的整體與

3、隔離應(yīng)用例例1用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知的小球懸掛起來，如圖所示，今對(duì)小球用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量未知的小球懸掛起來，如圖所示，今對(duì)小球a持續(xù)施加持續(xù)施加一個(gè)向左偏下一個(gè)向左偏下30的恒力，并對(duì)小球的恒力，并對(duì)小球b持續(xù)施加一個(gè)向右偏上持續(xù)施加一個(gè)向右偏上30的同樣大小的恒的同樣大小的恒力，最后達(dá)到平衡，表示平衡狀態(tài)的圖可能是力，最后達(dá)到平衡，表示平衡狀態(tài)的圖可能是 ( )A變式變式1:有三根長度皆為有三根長度皆為l1.00 m的不可伸長的絕緣輕線，的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的其中兩根的一端固定在天花板上的 O點(diǎn)，另一端分別掛點(diǎn)，另一端分別掛有質(zhì)量皆為有質(zhì)量皆為m1.0010

4、2 kg的帶電小球的帶電小球A和和B，它們，它們的電量分別為一的電量分別為一q和和q，q1.00107C。A、B之之間用第三根線連接起來。空間中存在大小為間用第三根線連接起來?？臻g中存在大小為 E1.00106N/C的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向沿水平向右，平衡的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí)時(shí) A、B球的位置如圖所示?，F(xiàn)將球的位置如圖所示。現(xiàn)將O、B之間的線燒斷，之間的線燒斷，由于有空氣阻力，由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。求最后兩球的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和與燒斷前相比改變求最后兩球的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和與燒斷前相比改變了多少。（不計(jì)兩帶電小球間相互作用的

5、靜電力）了多少。（不計(jì)兩帶電小球間相互作用的靜電力） 由此可知，由此可知，A、B球重新達(dá)到平衡的位球重新達(dá)到平衡的位置如右圖所示。與原來位置相比，置如右圖所示。與原來位置相比，A球球的重力勢(shì)能減少了的重力勢(shì)能減少了EAmgl（1sin60） B球的重力勢(shì)能減少了球的重力勢(shì)能減少了EBmgl（1sin60cos45） A球的電勢(shì)能增加了球的電勢(shì)能增加了WAqElcos60 B球的電勢(shì)能減少了球的電勢(shì)能減少了WBqEl（sin45sin30） 兩種勢(shì)能總和減少了兩種勢(shì)能總和減少了WWBWAEAEB 代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得W6.8102J 解析：解析：例例2.如圖所示，放置在水平地面上的斜面如圖所

6、示，放置在水平地面上的斜面M上有一上有一質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體，若的物體，若m在在 沿斜面沿斜面F的作用下靜止在的作用下靜止在斜面斜面M上，上，M仍保持靜止。已知仍保持靜止。已知M傾角為傾角為。求地。求地面對(duì)面對(duì)M的支持力和摩擦力。的支持力和摩擦力。 變式變式2：.如圖，質(zhì)量如圖，質(zhì)量m5 kg的木塊置于傾的木塊置于傾角角 37 、質(zhì)量、質(zhì)量M10 kg的粗糙斜面上，用的粗糙斜面上，用一平行于斜面、大小為一平行于斜面、大小為50 N的力的力F推木塊勻推木塊勻速上滑，斜面仍保持靜止，求地面對(duì)斜面的速上滑，斜面仍保持靜止，求地面對(duì)斜面的支持力和靜摩擦力。支持力和靜摩擦力。m F M 例例3. 如圖所

7、示，位于水平桌面上的物塊如圖所示，位于水平桌面上的物塊B，由跨過定滑，由跨過定滑輪的輕繩與物塊輪的輕繩與物塊A相連，從滑輪到相連，從滑輪到A和到和到B的兩段繩都的兩段繩都是水平的。已知是水平的。已知A與與B之間以及之間以及B與桌面之間的動(dòng)摩擦與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是因數(shù)都是，兩物塊的質(zhì)量都是，兩物塊的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)，滑輪的質(zhì) 量、滑輪量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)，若用一水平向右的力軸上的摩擦都不計(jì)，若用一水平向右的力F拉拉B使它做使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則勻速運(yùn)動(dòng)，則F的大小為的大小為( )A.4mg B.3mg C.2mg D.mgABFA變式變式3.如圖所示，木板如圖所示，木板B放在水平地面上

8、，在木放在水平地面上，在木板板B上放一物體上放一物體A ，物體，物體A與木板與木板B間，木板間，木板B與與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，木板，木板B,物體物體A質(zhì)量質(zhì)量相同，均為相同，均為M，當(dāng)用水平拉力，當(dāng)用水平拉力F將木板將木板B勻速拉勻速拉出，繩與水平方向成出，繩與水平方向成30時(shí)，問繩的拉力時(shí)，問繩的拉力T多大？多大？水平拉力水平拉力F多大？多大？(重力加速度為重力加速度為g)。例例4.有一個(gè)直角支架有一個(gè)直角支架 AOB，AO水平放置，表面粗糙，水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)上套有小環(huán) Q，兩

9、環(huán)質(zhì)量均為，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖），現(xiàn)將展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖），現(xiàn)將P環(huán)向環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)桿對(duì)P環(huán)的支持力環(huán)的支持力N和和摩擦力摩擦力f及細(xì)繩上的拉力及細(xì)繩上的拉力F的變化情況是：（的變化情況是：（ ） AN不變不變 f變大變大F 變小變小BN不變不變 f變小變小 F變小變小CN變大變大 f變大變大F變大變大 DN變大變大 f變小變小

10、F變大變大變式變式4：如圖，輕繩的一端系在質(zhì)量為的物體上，別一端：如圖，輕繩的一端系在質(zhì)量為的物體上，別一端系在一個(gè)圓環(huán)上，圓環(huán)套在粗糙的水平橫桿上，現(xiàn)用水平系在一個(gè)圓環(huán)上，圓環(huán)套在粗糙的水平橫桿上，現(xiàn)用水平力拉繩上一點(diǎn)，使物體處在圖中實(shí)線位置，然后改變的大力拉繩上一點(diǎn)，使物體處在圖中實(shí)線位置，然后改變的大小，使其緩慢下降到圖中虛線位置，圓環(huán)仍在原來位置不小，使其緩慢下降到圖中虛線位置，圓環(huán)仍在原來位置不動(dòng)，則在這一過程中，水平力、環(huán)與橫桿的摩擦力和環(huán)對(duì)動(dòng)，則在這一過程中，水平力、環(huán)與橫桿的摩擦力和環(huán)對(duì)桿的壓力的變化情況是（桿的壓力的變化情況是（ ）A逐漸增大，保持不變，逐漸增大逐漸增大，保持

11、不變，逐漸增大 B逐漸增大，逐漸增大，保持不變逐漸增大，逐漸增大，保持不變C逐漸減小，逐漸增大，逐漸減小逐漸減小，逐漸增大，逐漸減小 D逐漸減小，逐漸減小，保持不變逐漸減小，逐漸減小，保持不變二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的整體與隔離二、牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的整體與隔離例例5.如圖所示的三個(gè)物體如圖所示的三個(gè)物體A、B、C，其質(zhì)量分別，其質(zhì)量分別為為m1、m2、m3，帶有滑輪的物體，帶有滑輪的物體B放在光滑放在光滑平面上，滑輪和所有接觸面間的摩擦及繩子的平面上，滑輪和所有接觸面間的摩擦及繩子的質(zhì)量均不計(jì)為使三物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則水質(zhì)量均不計(jì)為使三物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則水平推力的大小應(yīng)為平推力的大小應(yīng)為 F_。FA

12、BC變式變式5：一質(zhì)量為：一質(zhì)量為M，傾角為，傾角為的楔形木塊，靜置在水的楔形木塊，靜置在水平桌面上，與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為平桌面上，與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，一物塊質(zhì)量，一物塊質(zhì)量為為m，置于楔形木塊的斜面上，物塊與斜面的接觸是，置于楔形木塊的斜面上，物塊與斜面的接觸是光滑的。為了保持物塊相對(duì)斜面靜止，可用一水平力光滑的。為了保持物塊相對(duì)斜面靜止，可用一水平力F推楔形木塊，如圖所示。此水平力的大小等于推楔形木塊，如圖所示。此水平力的大小等于 。例題例題6：如圖所示，斜劈形物體的質(zhì)量為：如圖所示，斜劈形物體的質(zhì)量為M，放在水平，放在水平地面上，質(zhì)量為地面上，質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速沿斜劈的斜

13、的粗糙物塊以某一初速沿斜劈的斜面向上滑，至速度為零后又加速返回，而斜劈始終保面向上滑，至速度為零后又加速返回，而斜劈始終保持靜止，物塊持靜止，物塊m上、下滑動(dòng)的整個(gè)過程中（上、下滑動(dòng)的整個(gè)過程中（ ）A。地面對(duì)斜劈。地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向先向左后向右的摩擦力方向先向左后向右B。地面對(duì)斜劈。地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向沒有改變的摩擦力方向沒有改變C。地面對(duì)斜劈。地面對(duì)斜劈M的支持力大于（的支持力大于（Mm）gD。物塊。物塊m向上、向下滑動(dòng)時(shí)加速度大小相同向上、向下滑動(dòng)時(shí)加速度大小相同 m M B變式變式6：如圖所示：小車沿傾角為如圖所示：小車沿傾角為的光滑的光滑斜面滑下，在小車的水平臺(tái)面上有一質(zhì)量

14、斜面滑下，在小車的水平臺(tái)面上有一質(zhì)量為為M的木塊和小車保持相對(duì)靜止，求：的木塊和小車保持相對(duì)靜止，求： （1）小車下滑時(shí)木塊所受的摩擦力。）小車下滑時(shí)木塊所受的摩擦力。（2）小車下滑時(shí)木塊所受的彈力。）小車下滑時(shí)木塊所受的彈力。 練習(xí)練習(xí)7: 如圖所示，輕彈簧豎直放置在水平面上，其上放置如圖所示，輕彈簧豎直放置在水平面上，其上放置質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的物體的物體B，B處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將質(zhì)量為處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將質(zhì)量為3 kg的的物體物體A輕放在輕放在B上，則上，則B與與A剛要一起運(yùn)動(dòng)的瞬間，剛要一起運(yùn)動(dòng)的瞬間，B對(duì)對(duì)A的的壓力大小為（壓力大小為（ ） （?。ㄈ=10 ms2） A30 N B1

15、8 N C12 N DO C三、物理過程的整體與隔離三、物理過程的整體與隔離例題例題7：如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為0.5kg的小滑塊，從高的小滑塊，從高1m的傾角為的傾角為30的固定斜面頂端由靜止開始下滑，的固定斜面頂端由靜止開始下滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊滑到底端滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊滑到底端時(shí)與垂直于斜面的擋板發(fā)生沒有能量損失的碰時(shí)與垂直于斜面的擋板發(fā)生沒有能量損失的碰撞，則滑塊從開始運(yùn)動(dòng)到最后靜止通過的總路撞，則滑塊從開始運(yùn)動(dòng)到最后靜止通過的總路程是多少？程是多少？變式變式7：一個(gè)質(zhì)量為：一個(gè)質(zhì)量為m，帶有電荷為，帶有電荷為q的小的小物體可在水平軌道物體可在

16、水平軌道Ox上運(yùn)動(dòng)，上運(yùn)動(dòng)，O端有一與軌端有一與軌道垂直的固定墻，場強(qiáng)大小為道垂直的固定墻，場強(qiáng)大小為E，方向沿，方向沿x正正方向，如圖今小物體以初速度方向，如圖今小物體以初速度v0從從x0點(diǎn)沿點(diǎn)沿Ox軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中受到大小不變的摩擦阻軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中受到大小不變的摩擦阻力力f作用，且作用，且fEq設(shè)小物體與墻碰撞時(shí)不設(shè)小物體與墻碰撞時(shí)不損失機(jī)械能且其電量保持不變，求它在停止損失機(jī)械能且其電量保持不變，求它在停止運(yùn)動(dòng)前所通過的總路程運(yùn)動(dòng)前所通過的總路程s。ExOx0練習(xí)：練習(xí)：.如圖所示，用長為如圖所示，用長為L的輕繩，的輕繩，一端系質(zhì)量為一端系質(zhì)量為m的小球，另一端固定的小球，另一端固定在

17、在O處。把小球拉到使輕繩和水平夾處。把小球拉到使輕繩和水平夾角為角為30的的A點(diǎn)處由靜止釋放。求：點(diǎn)處由靜止釋放。求：小球落至最低點(diǎn)小球落至最低點(diǎn)B處時(shí)的速度大小和處時(shí)的速度大小和繩的拉力繩的拉力。四四.對(duì)物理量的整體處理對(duì)物理量的整體處理例題例題8： 有一電源，其內(nèi)電阻甚大，但不知其具體有一電源，其內(nèi)電阻甚大，但不知其具體數(shù)值有兩只電壓表數(shù)值有兩只電壓表VA和和VB，已知此兩表，已知此兩表的量程均大于上述電源的電動(dòng)勢(shì)，但不知的量程均大于上述電源的電動(dòng)勢(shì)，但不知此兩電壓表的內(nèi)電阻的大小。要求只用這此兩電壓表的內(nèi)電阻的大小。要求只用這兩只電壓表和若干導(dǎo)線、開關(guān)組成電路，兩只電壓表和若干導(dǎo)線、開關(guān)

18、組成電路，測(cè)出此電源的電動(dòng)勢(shì)。測(cè)出此電源的電動(dòng)勢(shì)。例題例題9：甲、乙兩個(gè)同學(xué)在直跑道上練習(xí)：甲、乙兩個(gè)同學(xué)在直跑道上練習(xí)4100m接力，如圖所示，他們?cè)诒寂軙r(shí)有相同的最大速度，接力，如圖所示，他們?cè)诒寂軙r(shí)有相同的最大速度，乙從靜止開始全力奔跑需跑出乙從靜止開始全力奔跑需跑出25m才能達(dá)到最大速才能達(dá)到最大速度，這一過程可看做勻變速運(yùn)動(dòng)度，這一過程可看做勻變速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在甲持棒以最現(xiàn)在甲持棒以最大速度向乙奔來，乙在接力區(qū)間伺機(jī)全力奔出大速度向乙奔來，乙在接力區(qū)間伺機(jī)全力奔出.若若要求乙接棒時(shí)奔跑達(dá)到最大速度的要求乙接棒時(shí)奔跑達(dá)到最大速度的80%，則：，則：（1）乙在接力區(qū)奔出多少距離？）乙在接力區(qū)奔出多少距離？（2）乙應(yīng)在距離甲多遠(yuǎn)時(shí)起跑？）乙應(yīng)在距離甲多遠(yuǎn)時(shí)起跑？ 隔離法和整體法看上去相互對(duì)立，但兩者在本質(zhì)上是隔離法和整體法看上去相互對(duì)立，但兩者在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，因?yàn)閷讉€(gè)物體看作一個(gè)整體之后，還是要將統(tǒng)一的，因?yàn)閷讉€(gè)物體看作一個(gè)整體之后，還是要將它們與周圍的環(huán)境隔離開來的。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)它們與周圍的環(huán)境隔離開來