知识讲解物理学中整体法与隔离法.doc

《知识讲解物理学中整体法与隔离法.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《知识讲解物理学中整体法与隔离法.doc（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、物理学中全部法与隔绝法编稿：李传安审稿：张金虎【高考展望】本专题要紧讨论使用全部法与隔绝法分析处理物理征询题的方法。全部法与隔绝法是高中物理的基础知识，是高中物理中处理物理征询题的常用方法跟要紧方法，也是历年高考抢手。全部法与隔绝法不仅有用于静力学跟牛顿运动定律，同时在动量定理、动量守恒定律、动能定理、呆板能守恒定律、能量的转化跟守恒定律、热学、电学、光学中均可使用。【知识升华】有相互感染的两个物体或两个以上的物体所形成的比较复杂的系统，分析跟解答这类征询题，判定研究东西是关键。对系统内的物体逐个隔绝停顿分析的方法称为隔绝法；把全部系统作为一个东西停顿分析的方法称为全部法。在处理具体物理征询题

2、的时候，全部法的优点是只须分析全部系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互感染，更繁复、更本质的展现出物理量间的关系缺点是无法讨论系统内部的情况。一般来说，能用全部法的时候，优先使用全部法，如此便于添加打算量。隔绝法的优点在于能把系统内各个物体所处的形状、物体形状的变卦的缘故以及物体间相互感染关系分析明晰，能把物体在系统内与其他物体相互感染的内力转化为物体所受的外力，以便使用牛顿第二定律停顿求解。【方法点拨】隔绝法的缺点是涉及的因素多、比较繁杂。一般地说，对于不恳求讨论系统内部情况的，首选全部法，解题过程简明、快捷；要讨论系统内部情况的，那么就必须使用隔绝法了。理论使用中，隔绝法跟全部法屡屡

3、同时交替使用。这种交替使用，屡屡是处理一些艰苦的关键跟求解基础。【模典范题】典范一、全部法跟隔绝法在平衡形状中的使用例1、2016海南卷如图，在水平桌面上放置一歪面体P，两长方体物块a跟b叠放在P的歪面上，全部系统处于运动形状。假定将a跟b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分不必f1、f2跟f3表示。那么Af1=0，f20，f30Bf10，f2=0，f3=0Cf10，f20，f3=0Df10，f20，f30【思路点拨】分过错a、ab以及abP全部停顿受力分析，按照平衡条件可清楚各研究东西是否受到摩擦力的感染。【答案】C【分析】对a物体受力分析如图可知：a物体受重力、支持力的感染，有沿歪面向下滑

4、动的趋势，因此a受到b向上的摩擦力，；再对ab物体全部受力分析如图可知：ab物体受重力、支持力的感染，有沿歪面向下滑动的趋势，因此b受到P向上的摩擦力，；对ab物体及P形成的全部受力如以下列图：由平衡条件可知，全部在水平倾向不受外力，；故只需C精确，ABD错。应选C【总结升华】“全部隔绝法是力学中的要紧方法，肯定要熟练操纵，留心对于由多个征询题形成的系统，不涉及内力时优先考虑以全部为研究东西。举一反三【变式】在粗糙水平面上有一个三角形木块，在它的两个粗糙歪面上分不放两个质量m1跟m2的物体P跟Q，如以下列图假定两物体分不沿左右两歪面匀速下滑过程中，三角形木块运动，那么粗糙水平面对三角形木块的以

5、下精确中的是A.有摩擦力的感染，摩擦力的倾向水平向右B.有摩擦力的感染，摩擦力的倾向水平向左C.有摩擦力的感染，但摩擦力的倾向不克不迭判定，由于m1、m2、1、2的数值并来给出D.以上结论都过错【答案】D【分析】两小物体虽然是运动的，但只需物体的加速率一样，那么多个物体肯定可以看作是一个全部处理。将三个物体看作全部，那么全部受重力跟支持力，因水平倾向不过力，故木块不受空中的摩擦力，故D精确；应选D例2、如图，质量为=24kg的木板B放在水平空中上，质量为=22kg的木箱A放在木板B上。一根轻绳一端拴在天花板上，轻绳与水平倾向的夹角为=37。已经清楚木箱A与B之间的动摩擦因数=0.5，现用水平倾

6、向大小为200N的力F将木板B从木箱A上面匀速抽出sin370.6，cos370.8，重力加速率g取10m/s，求木块B与空中之间的动摩擦因数的大小为A.0.3B.0.4C.0.5D.0.6【答案】A【思路点拨】“将木板B从木箱A上面匀速抽出，说明B所受合力为零，受力平衡。先隔绝A求出绳子的拉力，再取全部求木块B与空中之间的动摩擦因数。【分析】对物体A受力分析如图甲，由题意得由得，代入数据解得。对物体A、B全部受力分析如图乙，由题意得由得代入数据解得。应选项A精确。【总结升华】1在分析两个或两个以上物体间的相互感染时，一般采用全部法与隔绝法停顿分析。2采用全部法停顿受力分析时，要留心各个物体的

7、形状该当一样。此题中假定用劲将木板B从木箱A上面匀加速抽出，显然不再是平衡形状了，形状发生了变卦，就不克不迭用全部法求解了。3当开门见山分析一个物体的受力方便当时，可转移研究东西，先分析另一个物体的受力，再按照牛顿第三定律分析该物体。举一反三【变式1】如以下列图，轻绳的一端系在质量为物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套子在粗糙水平杆MN上，现用水平力F拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，然后修改F的大小使其缓慢下落到图中虚线位置，圆环仍在原本的位置不动，那么在这一过程中，水平拉力F、环与杆的摩擦力Ff跟环对杆的压力FN的变卦情况是AF逐渐增大年夜，Ff保持波动，FN逐渐增大年夜BF逐渐增大

8、年夜，Ff逐渐增大年夜，FN保持波动CF逐渐减小，Ff逐渐增大年夜，FN逐渐减小DF逐渐减小，Ff逐渐减小，FN保持波动【答案】D【分析】竖直倾向受力较少，全部在竖直倾向受两个力：重力竖直向下，环对杆的支持力肯定向上，FN=mg，因此环对杆的压力FN保持波动。再隔离开来看水平倾向，作受力图减小，竖直倾向：，绳拉力FT减小；水平倾向：，那么力F减小；再用全部法看水平倾向，F=Ff，因此摩擦力Ff逐渐减小。故精确选项为D。【高清课堂：牛顿第肯定律、牛顿第三定法例3】【变式2】如以下列图，四块质量均为m的木块A、B、C、D被两块一样的竖直木板运动夹住。那么A.B施于A的静摩擦力大小为mg，倾向向下B

9、.木板施于D的静摩擦力大小为2mg,倾向向下C.C受到静摩擦力的合力大小为mg，倾向向上D.C施于B的静摩擦力为0【答案】ACD【分析】起首对四个物体全部分析，受力如图1，木板施于D的静摩擦力大小为2mg，倾向向上，B错。对A，取A为研究东西受力如图2，A要平衡，右侧肯定受向下的静摩擦力等于mg，A精确。对C选项，C处于运动，合力为零，受力如图3，C受到静摩擦力的合力大小应等于C的重力，倾向向上。C精确。对D选项，分析B受力，受力如图4，B受重力，A对它的摩擦力大小为mg，倾向向上，可见B已经平衡了，因此C对B不静摩擦力，D精确。典范二、全部法跟隔绝法在动力学征询题中的使用由于系统内物体间不相

10、对运动，即全部内每个物体都存在一样的速率跟加速率，这是全部所受的合力供应全部运动的加速率。这种情况使用全部法，更随便操纵全部的受力情况跟全部的运动特点。对于“连接体求相互作用劲征询题，先使用全部法求出加速率，再使用隔绝法求出相互作用劲。例3、如以下列图光滑水平面上放置质量分不为m跟2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用弗成伸长的轻绳相连，木块间的最大年夜静摩擦力是，现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以一致加速率运动，那么轻绳对m的最大年夜拉力为A.B.C.D.【答案】B【思路点拨】求“轻绳对m的最大年夜拉力是模范的“连接体征询题，该当使用全部法跟隔绝法求解。【分析】先使用

11、全部法：以四个木块为研究东西，由牛顿第二定律得再使用隔绝法：绳的拉力最大年夜时，m与2m间的摩擦力恰恰为最大年夜静摩擦力,以2m右边的为研究东西，受力图如图，那么由于按照不克不迭求出轻绳对m的最大年夜拉力，再隔绝右上方的m，对其停顿受力分析如图有，联破以上三式得故B精确。【总结升华】应清楚解题思路：使用全部法跟隔绝法求解；理解“最大年夜拉力与“最大年夜静摩擦力相对应。举一反三【变式1】如以下列图，水平空中上两个完好一样的物体A跟B紧靠在一起，在水平推力F的感染下运动，FAB代表A、B间的作用劲，那么A.假定空中是完好光滑的，那么FAB=FB.假定空中是完好光滑的，那么C.假定空中的动摩擦因数为

12、，那么FAB=FD.假定空中的动摩擦因数为，那么【答案】BD【分析】设物体的质量为m，且与空中间有摩擦，A、B加速率一样，以全部为研究东西，由牛顿第二定律有，隔绝B，由牛顿第二定律有联破解得.假定空中是完好光滑的，同理.应选项BD精确。【变式2】光滑的水平面上叠放有质量分不为m跟m/2的两木块。下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端结实在墙上，如以下列图。已经清楚两木块之间的最大年夜静摩擦力为f，为使这两个木块形成的系统象一个全部一样地振动，系统的最大年夜振幅为ABCD【答案】C【分析】物体做简谐运动，取全部为研究东西，弹簧的弹力充当振兴力。取上面的小物块为研究东西，那么是由静摩擦力

13、充当振兴力。当两物体间的摩擦力到达最大年夜静摩擦力时，两物体到达了简谐运动的最大年夜振幅。又由于两个物体存在共同的加速率，按照牛顿第二定律对小物体有，取全部有，两式联破可得，答案为C。典范三、全部法跟隔绝法在动能定理、能量转化跟守恒定律中的使用例4、福建卷如图，质量为M的小车运动在光滑的水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点，一质量为m的滑块在小车内从A点运动开始沿轨道滑下，重力加速率为g。1假定结实小车，求滑块运动过程中对小车的最大年夜压力；2假定不结实小车，滑块仍从A点由运动下滑，然后滑入BC轨道，最后从C点滑出小车，已经清楚

14、滑块质量,在任一时刻滑块相对空中速率的水平重量是小车速率大小的2倍，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，求：滑块运动过程中，小车的最大年夜速率vm；滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小s。【答案】：13mg2s=L/3【分析】1由图知，滑块运动到B点时对小车的压力最大年夜，从A到B，按照动能定理：在B点：联破解得：FN=3mg，按照牛顿第三定律得，滑块对小车的最大年夜压力为3mg2假定不结实小车，滑块到达B点时，小车的速率最大年夜，按照动量守恒可得：mv=Mvm从A到B，按照能量守恒：联破解得：设滑块到C处时小车的速率为v，那么滑块的速率为2v，按照能量守恒：解得：小车的加速率：按照解得：s=L

15、/3举一反三【变式】如以下列图，A、B是位于水平面上的质量相当的小滑块，离墙壁距离分不为2L跟L，与水平面间的动摩擦因数均为，今给A以某一向左的初速率使A向左滑动，假定A、B之间及B与墙壁之间的碰撞时刻特别短，且均无能量丧失落，假定要使A不时不向右滑动，A的初速率最大年夜不逾越多大年夜？【答案】【分析】A以向左作匀加速运动，与B碰后速率交换，A运动，B以向左作匀加速运动，与墙碰后向右作匀加速运动，假定B运动到A处速率恰恰减为零，那么的确是使A不时不向右滑动的最大年夜速率用全部法考虑，研究东西取A、B形成的系统，研究过程取从A开始运动到B恰恰停顿的全过程由动能定理得解得说明：此题全部综合分析了研

16、究东西跟运动的全过程动能定理以及动量定理一般有用于一个物体，但也有用于一个物系统使用动能定理全部法解题时，要留心系统内力做功之跟必须为零，否那么系统外力做功之跟不等于系统的动能增量典范四、全部法跟隔绝法在动量定理、动量守恒定律中的使用当所求的物理量只涉及运动的全过程而不必分析某一阶段的运动情况时，可通过全部研究运动的全过程处理征询题。使用动能定理、动量定理跟动量守恒时，只需分析运动的初态跟末态，而不必清查运动过程的细节，这对于处理变力征询题及难以分析运动过程跟寻寻法那么的征询题，表示出极大年夜的优越性。例5、质量为m的人原本运动在甲船上，乙船上无人，甲、乙两船质量均为M并运动在水平面上。现甲船

17、上的人水平跳到乙船上，然后再跳回甲船，求两船速率之比.【答案】【思路点拨】此题涉及的物理过程有：人跳离甲船，人跳到乙船，人跳离乙船，人跳回甲船，每个过程都可用动量守恒定律列方程，如此求解，实在麻烦。假定用全部思想方法，把人跟甲、乙两船当玉成体，对从起跳到跳回的4个过程统筹分析，当成一个大年夜过程，那么该大年夜过程仍称心动量守恒定律。【分析】把人跟甲、乙两船当玉成体，系统的动量守恒初动量：人跳离甲船前，都运动，总动量为零末动量：人与甲船一起运动，动量为乙船的动量为乙船的运动倾向与甲船相反按照动量守恒定律解得【总结升华】当所求的物理量只涉及运动的全过程时，可对全部运动过程停顿研究，类似于对全过程使

18、用动能定理、动量定理。举一反三【变式1】如以下列图，甲、乙两船的总质量包括船、人跟物质分不为10m、12m，两船沿同不时线一致倾向运动，速率分不为、。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的物质沿水平倾向抛向甲船，甲船上的人将物质接住，求抛出物质的最小速率。不计水的阻力【答案】【分析】将两船隔空前取系统分析求解：设乙船上的人抛出物质的最小速率大小为，抛出物质后船的速率为，甲船上的人接到物质后船的速率为，设船运动的倾向向右为正倾向，由动量守恒定律得对乙船跟抛出的物质形成的系统对甲船跟抛过来的物质形成的系统两船相撞应称心联破式使用全部法跟隔绝法求解：避免两船相撞的临界条件是：两船速率一样设向右为正

19、倾向，两船速率为，对全部使用动量守恒定律解得两船速率为在隔绝乙船，设乙船上的人抛出物质的最小速率大小为，使用动量守恒定律解得.对动量守恒中“避免相撞征询题，可以使用全部法跟隔绝法求解，但与隧道隔空前取系统分析解题比较拟并不下风，因此老师都不恳求用全部法列方程求解。【变式2】如以下列图，小车质量M4kg，车内壁ABC为一半径R2.5m的半圆，车左侧紧靠墙壁质量m1kg的小滑块，从距车壁A点正上方高度为R的D点，由运动沿车内壁滑下不计一切摩擦，取g=10m/s2求滑块通过车右端点C时相对于空中的速率大小是多少多？【分析】小滑块由D运动至B为下落过程，由B运动至C为上升过程，在车的半圆内壁中运动时，

20、m受变力感染，故拟考虑从功跟能、动量的角度求解，并由此判定呼应的研究东西。小滑块从D运动至B的过程中，只需重力做功，故呆板能守恒，为此取小滑块跟地球形成的系统为研究东西，解得小滑块从B运动至C的过程中，与车发生相互感染，使车向右运动由于在水平倾向上无外力感染，故系统的动量守恒，为此取小滑块跟小车形成的系统为研究东西，且设小滑块运动至C点时的系统的水平速率为，那么有解得小滑块滑至C处后，将有沿切向倾向即竖直倾向飞出的结果，设小滑块竖直倾向的速率为，为求，可取小滑块从D至C的全过程来研究，因只需重力做功，故呆板能守恒，为此取小滑块跟地球形成的系统为研究东西，有，代入数据解得.小滑块在C处相对于空中

21、的速率为水平倾向速率跟竖直倾向速率的合速率，即.说明：此题综合优化使用了隔绝法跟全部法从研究的东西看，由于呆板能守恒，故用全部法取小滑块跟地球形成的系统为研究东西；由于动量守恒，故用全部法取小滑块跟小车形成的系统为研究东西从研究的运动过程看，为避免处理变力征询题，故用隔绝法取DB的过程求解；为求解，用隔绝法取BC的过程为求解，用全部法取DC的全过程最后用全部法思想，从全局考虑，将跟剖析小滑块在C处对地的速率。典范五、全部法跟隔绝法在电路分析中的使用例6、在如以下列图电路中，当滑线变阻器的滑动触片P向b端移动时，电压表、电流表读数变卦情况是A电压表读数增大年夜、电流表读数减小B电压表跟电流表读数

22、都增大年夜C电压表跟电流表读数都减小D电压表读数减小、电流表读数增大年夜【答案】A【思路点拨】P的移动，阻碍局部，从而阻碍总电阻R、干路电流I、路端电压U全部，导致各局部电路局部上的特点发生变卦【分析】对于，当P向b端移动时，接入电路的变大年夜，使跟的并联电阻变大年夜从而阻碍全部电路，外电阻R变大年夜干路电流强度变小路端电压变大年夜因此电压表读数增大年夜对于段电路，其中间电压变小对于跟，并联电路两端的电压变大年夜对于段电路，通过的电流强度()变大年夜。对于电流表跟所在的一段电路，通过的电流强度变小，因此电流表的读数减小综上分析，精确选项为A。【总结升华】此题交互使用了隔绝法跟全部法：对、U1、

23、U23、I2、I3的分析，必须将有关的局部电路从全部电路上隔绝出来对R、I、U的分析，必须对全部电路加以考虑。举一反三【变式】如以下列图电路，电源内阻弗成忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大年夜C电压表的示数增大年夜，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大年夜。【答案】A典范六、全部法跟隔绝法在热学中的使用例7、一个圆筒形气缸静置于空中上，如以下列图，气缸质量为M，活塞连同手柄的质量为m，气缸内不得横截面积为S，大年夜气压强为P0，平衡时气缸容积为V。现用手握停顿柄缓慢上提，设气缸充分长，在全部上提过程中

24、气体温度保持波动，并不计气缸内气体的质量及活塞与气缸壁间的摩擦。求将气缸刚提离空中时活塞上升的距离。【答案】【思路点拨】取活塞为研究东西，按照平衡条件求出气缸内气体的压强；当气缸刚要离开空中时，再取气缸为研究东西，按照平衡条件求出气缸内气体压强；由于初、末形状的变卦过程中，缸内气体的质量跟温度都保持波动，取气缸内气体为研究东西，按照玻意耳定律列方程求出活塞上升的距离。【分析】设开始形状气缸内气体的压强为，气缸刚要离开空中时气缸内气体压强为，体积为V2。开始时，取活塞为研究东西，活塞受到重力mg、大年夜气压强的压力跟缸内气体的压力而到达平衡，按照平衡条件得：，那么.当气缸刚要离开空中时，取气缸为

25、研究东西，气缸体受到重力Mg、不处大年夜气压力跟缸内气体压强的压力感染而平衡，那么得.由于初、末形状的变卦过程中，缸内气体的质量跟温度都保持波动，取气缸内气体为研究东西，设活塞上升的距离为L，按照玻意耳定律有：，即解得活塞上升的距离为.【总结升华】取活塞为研究东西，的确是把活塞隔绝出来，分析其受力，取气缸为研究东西，的确是把气缸隔绝出来，分析其受力，此题仍然可以认为是平衡征询题。举一反三【变式】如以下列图，一圆筒形气缸静置于空中上，气缸筒的质量为M，活塞连同手柄的质量为m，气缸内部的横截面积为S，大年夜气压强为P0。现用手握塞手柄缓慢向上提，不计气缸内气体的重量及活塞与气缸壁间的摩擦，假定将气缸刚提离空中时气缸内气体的压强为P、手对活塞手柄竖直向上的作用劲为F，那么A，B，C，D，【答案】C【分析】此题中的活塞跟气缸处于平衡形状，以活塞为东西，受力分析如图，由平衡条件得，再以活塞跟气缸全部为东西，那么有由式解得，应选项C精确。