基础物理 02 整体法和隔离法在高中物理力学中的应用-《中学生数理化》高考版·自主招生 2019年9月刊（理化）

中学生数理化 基础物理名师讲座 自主招生2019年9月 整体法和隔离法在高中物理力学中的应用 整体法是指整个系统中的几个物体具有物体和木块整体的重力。在水平方向上地面 共同的加速度,而将它们作为一个整体来研对木块有摩擦力,无论摩擦力的方向向哪,水 究的方法。整体法在力学中的研究极为广平方向上整体都不处于平衡状态,所以整体 泛,在整体受力分析时,可以将内部物体间的在水平方向上不受摩擦力,整体受力分析如 力视为内力,将外部物体间的力视为外力,从图2丙所示 而达到事半功倍的效果;隔离法是指在求解 系统内部的物体之间的相互作用力时,将物 体系统中的某一个或几个物体分割出来,单 独进行研究的方法。 、平衡问题中的整体与隔离 例1如图1所 图2 示,水平地面上的放置 二、非平衡问题中的整体与隔离 着一个质量为M的直 例2如图3所示, 角木块,木块上有一个 质量为80kg的物体放 质量为m的物体,物 图1 在安装在小车上的水平A 体在直角木块上匀速下滑,木块仍保持静止,磅秤上,小车在平行于斜 图3 下列说法正确的是() 面的拉力F作用下沿斜 A.直角木块对地面的压力等于(M十m)g面无摩擦地向上运动,现观察到物体在磅秤 B.直角木块对地面的压力大于(M+m)g上读数为1000N。已知斜面倾角θ=30°, C.地面对直角木块有向左的摩擦力 车与磅秤的总质量为20kg。(g=10m/s2) D.地面对直角木块没有摩擦力 (1)拉力F为多少? 解法1:采用隔离法。先将物体隔离开 (2)物体对磅秤的静摩擦力为多少 对物体进行受力分析,如图2甲所示,因物体 解析:(1)选物体为研究对象,受力分析 沿斜面勺速下滑,由平衡条件得:支持 如图4所示。将加速度a进行F2A 0,摩擦力F=mgsn0。再对直分解则有FN1-mg= na sIn0 角木块进行受力分析,如图2乙所示,由牛顿解得a=5m/s2。取小车、物 第三定律得FN=FN',F=F,在水平方向体、磅秤这个整体为研究对象, 上,压力FN的水平分量 FN' sin0= ng cos0受力分析如图5所示。F 图4 sin0,摩擦力F的水平分量 F cos 6 (M+m)gsin 0=(M+m)a mg sin0cosO,可见 Fr'cos e=Fsin,因此所以F=(M+m)gsin0+ 木块相对地面没有运动趋势,所以地面对木 (M+m)a=1000N。 块没有摩擦力。在竖直方向上,直角木块受 (2)对物体有F/静 力平衡,由此可得:FN地=Fsin+ NCos0 macos 0=200/3N,根据牛顿 ing+ilg Mg=mg+Mg。 第三定律得,物体对磅秤的静 图5 解法2:采用整体法。整体在竖直方向摩擦力大小为200/3N,方向 上受到重力和支持力,物体在斜面上匀速下水平向左 滑,木块又静止不动,所以整体处于平衡状 作者单位:江西省于都中学 态,即竖直方向上地面对木块的支持力等于