第五讲 整体法与隔离法
【基础知识】
隔离法 为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可以采用隔离法,运用隔离法解题的基本步骤:
(1)明确研究对象或过程、状态;
(2)将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中隔离出来; (3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图; (4)选用适当的物理规律列方程求解。
整体法 当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法,运用整体法解题的基本步骤:
(1)明确研究的系统和运动的全过程;
(2)画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图; (3)选用适当的物理规律列方程求解。
隔离法和整体法常常需交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明快。 【典型例题】
一、水平放置上下结构
1. 如图所示,质量为m1的木块受到向右的拉力F的作用沿质量为m2的长木板向右滑行,长木板保持静
止状态。已知木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2,则
A.长木板受到地面的摩擦力大小一定为μ2(m1+m2)g B.长木板受到地面的摩擦力大小一定为μ1m1g
C.若改变F的大小,当F>μ2(m1+m2)g时,长木板将开始运动 D.无论怎样改变F的大小,长木板都不可能运动
2. 如图所示,质量为m的木块以初速度V0在置于水平面上的木板上滑行,木板静
止,木块与木板、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,木板质量为3m,则木板所受桌面给的摩擦力大小为
m v0 木板 A.μmg B. 2μmg C. 3μmg D.4μmg 二、斜面问题
3. 如图所示,斜面A放在水平地面上,物块B放在斜面上,有一水平力F作用在B上时,A、B均保持
静止。A受到水平地面的静摩擦力为f1 ,B受到A的静摩擦力为f2 ,现使F逐渐增大,但仍使A、
B处于静止状态,则
A.f1、f2一定都增大 B.f1、f2都不一定增大
C.f1增大,f2不一定增大 D.f2增大,f1不一定变大
4. 物体A静止在倾角为α的斜面上,如图所示,当给物体施加一个水平推力F时,物体仍然静止,则下列判断
正确的是
A.物体A所受的静摩擦力一定变大 B.物体A所受的静摩擦力一定变小 C.物体A所受的静摩擦力可能为零 D.物体A与斜面间的正压力一定增大 三、弹簧连接
5. 如图所示,两根相同的轻弹簧S1,S2劲度系数皆为k=4×10N/m,悬挂的重物质量分
别为m1=2kg,和m2=4kg,若不计弹簧质量,g取10N/kg,则平衡时弹簧S1、S2的伸长
量分别为
A.15cm,5cm B.10cm,5cm C.15cm,10cm D.10cm,15cm
1
2
6. 如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速
直线运动(m1在地面,m2在空中),力F与水平方向成?角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是
A.N?m1g?m2g?Fsin? B.N?m1g?m2g?Fcos? C.f?Fcos?
D.f?Fsin? 四、其他常见问题
7. 如图所示,在一根水平的粗糙的直横梁上,套有两个质量均为m的铁环,两铁环系有等长的细绳,共
同拴着质量为M的小球,两铁环与小球均保持静止,现使两铁环间距离增大少许,系统仍保持静止,则水平横梁对铁环的支持力FN和摩擦力f 将 A、FN增大,f不变 B、FN增大,f增大 C、FN不变,f不变
m m MD、FN不变,f增大
8. 如图,跳伞运动员打开伞后经过一段时间,将在空中保持匀速降落。已知运动员和
他身上装备的总重量为G1,圆顶形降落伞伞面的重量为G2,有8条相同的拉线(拉线重量不计),均匀分布在伞面边缘上(图中没有把拉线都画出来),每根拉线和竖直方向都成30°角。那么每根拉线上的张力大小为_______。 【反馈检测】 A组 1. 两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,
如图所示.不计摩擦力,A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为
A. mg ,(M-m)g B. mg ,Mg
C. (M-m)g ,Mg D. (M+m)g ,(M-m)g
2. 如图所示,在一粗糙水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2, 中间用一原长为L,劲度
系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向右拉木块2,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 A.L?C.L?μkμkm1gm2g B.L? D.L?μk?m1?m2?g
??g??μ?m1m2?k??m1?m2
3. 如图所示,质量为m的物体沿质量为M的斜面匀速下滑,M在水平面上保持静止,则
A.M对地面的压力为(M+m)g B.m对M的作用力的合力为零
C.地面对M的静摩擦力不为零,方向水平向左
D.m和M之间的动摩擦因数μ=tanθ
4. 如图所示,在粗糙水平面上放一个三角形木块a,若物体b在a的斜面上匀速下滑,则
A.a保持静止,而且没有相对于水平面运动的趋势 B.a保持静止,但有相对于水平面向右运动的趋势 C.a保持静止,但有相对于水平面向左运动的趋势
D.因未给出所需数据,无法对a是否运动或有无运动趋势作出判断
5. 如图所示,质量为m的物体,在沿斜面向上的拉力F作用下,沿质量为M的斜
面匀速下滑,此过程中斜面仍静止,则水平面对斜面 A.有水平向左的摩擦力 B.无摩擦力
C.支持力为(M+m)g D.支持力小于(M+m)g
2
6. 如图所示,一质量为M的直角劈B放在水平面上,在劈的斜面上放一质量
为m的物体A,用一沿斜面向上的力F作用于A上,使其沿斜面匀速上滑,
在A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止,则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N正确的是
V A F B α A.f = 0 ,N = Mg+mg B.f向左,N C.f向右,N 7. 如图所示,一倾角为θ的斜面体B放在水平地面上,木块A放在其粗糙的斜面上,用一个沿斜面向上 的力拉木块A,在拉力F的作用下,木块A和斜面体B保持相对静止一起向右做匀速直线运动.则下 列说法中正确的是 A.地面对B的摩擦力的大小一定为Fcosθ B.B对A的摩擦力的方向一定沿斜面向下 C.地面对B的摩擦力的大小可能为F D.地面对B的摩擦力的大小可能为零 8. 如图所示,质量为m的木块以初速度V0在置于水平面上的木板上滑行,木板静止,木块与木板、木板 与桌面间的动摩擦因数均为μ,木板质量为3m,则木板所受桌面的摩擦力大小为 A.μmg B. 2μmg C. 3μmg D.4μmg 9. 如图所示,A、B、C三个物体组成的系统在水平面上以同一速率做匀速运动, 其中C物体受到向右的恒力F的作用,则以下说法正确的是: A.B物体受右的摩擦力 B B.C物体未受摩擦力 C.A、B、C组成的系统所受摩擦力的矢量和为零 D.A物体所受摩擦力的矢量和为零 10. 如图所示,轻质弹簧连接A、B两物体,A放在水平地面上,B的上端通过细线挂在天花板 上;已知A的重力为8N,B的重力为6N,弹簧的弹力为4N.则地面受到的压力大小和细 线受到的拉力大小可能是 A.18N和10N B.4N和10N C.12N和2N D.14N和2N B A m v0 木板 A C F 【反馈检测】 B组 1. 如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态.已知墙面光滑,水 平地面粗糙.现将A球向上移动一小段距离.两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的 平衡状态比较,地面对B球的支持力N和轻杆上的压力F的变化情况是 A.N不变,F变大 B.N不变,F变小 C.N变大,F变大 D.N变大,F变小 2. 一个截面是直角三角形的木块放在水平地面上,在斜面上放一个光滑球,球的一侧靠在竖直墙上,木 块处于静止,如图所示。若在光滑球的最高点再施加一个竖直向下的力F,木块仍处 F 于静止,则木块对地面的压力N和摩擦力f的变化情况是 A.N增大,f增大 B.N增大,f不变 C.N不变,f增大 D.N不变,f不变 3. 一只球挂在三角形木块的左侧面,如图所示,球与木块均能保持静止,则 A.地面对木块的摩擦力向左 B.地面对木块的摩擦力向右 C.地面对木块无摩擦力 D.若地面光滑,木块一定滑动 3 4. 如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止.物体B的受 力个数为 A.2 B.3 C.4 D.5 5. 如图所示,A、B两物体叠放在一起沿倾角为θ的斜面匀速下滑,已知它们的质量分别为 mA和mB,A与B之间、B与斜面之间的动摩擦因数分别为μ1和μ2,则A、B之间的摩擦力大小为 A.0 B.μ1mAgcosθ C.μ2mAgcosθ D.mAgsinθ θ A B 6. 如图所示,物体B的上表面水平,当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时,设B给A的摩擦力为f1,水 平面给斜面体C的摩擦力为f2,则 A.f1=0,f2=0 B.f1水平向右,f2水平向左 C.f1水平向左,f2水平向右 D.f1=0,f2水平向右 7. 如图所示,细而轻的绳两端,分别系有质量为mA、mB的球,mA静止在光滑半球形表面P点,已知过P点的半径与水平面夹角为60°,则mA和mB的关系是 A.mA=mB B.mA=C.mA=D.mB=3mB 2mB 3mA 8. 两刚性球a和b的质量分别为ma和mb、直径分别为da和db(da>db)。将a、b球依 次放入一竖直放置的平底圆筒内,如图所示。设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力 大小分别为f1和f2,筒底所受的压力大小为F。已知重力加速度大小为g。若所有接触都是光滑的,则 A.F =(ma+mb)g f1 = f2 B.F =(ma+mb)g f1≠f2 b a C.mag < F <(ma+mb)g f1 = f2 D.mag < F <(ma+mb)g f1≠f2 9. 如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ。 质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少? 10. 如图,质量为m的重球,由细绳悬挂而放在斜面上,斜面光滑,倾角θ=30°,细绳与竖直方向夹角 也为30°,求细绳受到的拉力及斜面受到的压力? B A θ θ θ 4
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