高一物理人教版必修一 4.3整體法與隔離法在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的運(yùn)用教案

4/44/44/4整體法與隔離法在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的運(yùn)用重/難點(diǎn)重點(diǎn)：隔離法與整體法的含義。難點(diǎn)：隔離法與整體法在解題中的運(yùn)用。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：在研究物理問(wèn)題時(shí),把所研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)處理的方法稱為整體法。把所研究對(duì)象從整體中隔離出來(lái)進(jìn)行研究,最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法。難點(diǎn)分析：隔離法與整體法,不是相互對(duì)立的,一般問(wèn)題的求解中,隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運(yùn)用,相輔相成。所以,兩種方法的取舍,并無(wú)絕對(duì)的界限,必須具體分析,靈活運(yùn)用。無(wú)論哪種方法均以盡可能防止或減少非待求量〔即中間未知量的出現(xiàn),如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等〕的出現(xiàn)為原那么。突破策略1．整體法：在研究物理問(wèn)題時(shí),把所研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)處理的方法稱為整體法。采用整體法時(shí)不僅可以把幾個(gè)物體作為整體,也可以把幾個(gè)物理過(guò)程作為一個(gè)整體,采用整體法可以防止對(duì)整體內(nèi)部進(jìn)行繁鎖的分析,常常使問(wèn)題解答更簡(jiǎn)便、明了。運(yùn)用整體法解題的根本步驟：〔1〕明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程?！?〕畫(huà)出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖?！?〕尋找未知量與量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解2．隔離法：把所研究對(duì)象從整體中隔離出來(lái)進(jìn)行研究,最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法?？梢园颜麄€(gè)物體隔離成幾個(gè)局部來(lái)處理,也可以把整個(gè)過(guò)程隔離成幾個(gè)階段來(lái)處理,還可以對(duì)同一個(gè)物體,同一過(guò)程中不同物理量的變化進(jìn)行分別處理。采用隔離物體法能排除與研究對(duì)象無(wú)關(guān)的因素,使事物的特征明顯地顯示出來(lái),從而進(jìn)行有效的處理。運(yùn)用隔離法解題的根本步驟：〔1〕明確研究對(duì)象或過(guò)程、狀態(tài),選擇隔離對(duì)象。選擇原那么是：一要包含待求量,二是所選隔離對(duì)象和所列方程數(shù)盡可能少?！?〕將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來(lái)；或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過(guò)程從運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中隔離出來(lái)?！?〕對(duì)隔離出的研究對(duì)象、過(guò)程、狀態(tài)分析研究,畫(huà)出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖?！?〕尋找未知量與量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。3．整體和局部是相對(duì)統(tǒng)一相輔相成的。隔離法與整體法,不是相互對(duì)立的,一般問(wèn)題的求解中,隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運(yùn)用,相輔相成。所以,兩種方法的取舍,并無(wú)絕對(duì)的界限,必須具體分析,靈活運(yùn)用。無(wú)論哪種方法均以盡可能防止或減少非待求量〔即中間未知量的出現(xiàn),如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等〕的出現(xiàn)為原那么。例1.如下圖,A、B兩木塊的質(zhì)量分別為mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面勻加速向右運(yùn)動(dòng),求A、B間的彈力FN。解析：這里有a、FN兩個(gè)未知數(shù),需要建立兩個(gè)方程,要取兩次研究對(duì)象。比擬后可知分別以B、〔A+B〕為對(duì)象較為簡(jiǎn)單〔它們?cè)谒椒较蛏隙贾皇艿揭粋€(gè)力作用〕?？傻?。點(diǎn)評(píng)：這個(gè)結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時(shí)〔A、B與水平面間μ相同〕；也可以推廣到沿斜面方向推A、B向上加速的問(wèn)題,有趣的是,答案是完全一樣的。對(duì)連結(jié)體〔多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體〕問(wèn)題,通常先取整體為研究對(duì)象,然后再根據(jù)要求的問(wèn)題取某一個(gè)物體為研究對(duì)象。例2.如下圖,質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦均不計(jì)。在水平推力F的作用下,A、B做加速運(yùn)動(dòng)。A對(duì)B解析：取A、B整體為研究對(duì)象,其水平方向只受一個(gè)力F的作用根據(jù)牛頓第二定律知：F＝〔2m＋m〕a＝F／3取B為研究對(duì)象,其水平方向只受A的作用力F1,根據(jù)牛頓第二定律知：F1＝ma故F1＝F／3例3.如下圖,mA=1kg,mB=2kg,A、B間靜摩擦力的最大值是5N,水平面光滑。用水平力F拉B,當(dāng)拉力大小分別是F=10N和F=20N時(shí),A、B的加速度各多大？AABF解析：先確定臨界值,即剛好使A、B發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的F值。當(dāng)A、B間的靜摩擦力到達(dá)5N時(shí),既可以認(rèn)為它們?nèi)匀槐３窒鄬?duì)靜止,有共同的加速度,又可以認(rèn)為它們間已經(jīng)發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),A在滑動(dòng)摩擦力作用下加速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)以A為對(duì)象得到a=5m/s2；再以A、B系統(tǒng)為對(duì)象得到F=(mA+mB)a=15N?！?〕當(dāng)F=10N<15N時(shí),A、B一定仍相對(duì)靜止,所以?！?〕當(dāng)F=20N>15N時(shí),A、B間一定發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),F=mAaA+mBaB,而aA=5m/s2,于是可以得到aB=7.5m/s2。例4.如下圖,質(zhì)量為M的木箱放在水平面上,木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,開(kāi)始時(shí)小球在桿的頂端,由靜止釋放后,小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的1/2,即a=(1/2)g,那么小球在下滑的過(guò)程中,木箱對(duì)地面的壓力為多少？解題方法與技巧：解法一：〔隔離法〕木箱與小球沒(méi)有共同加速度,所以須用隔離法。取小球m為研究對(duì)象,受重力mg、摩擦力Ff,如圖,據(jù)牛頓第二定律得：mg-Ff=ma ①取木箱M為研究對(duì)象,受重力Mg、地面支持力FN及小球給予的摩擦力Ff'如圖。據(jù)物體平衡條件得：且 ③由①②③式得由牛頓第三定律知,木箱對(duì)地面的壓力大小為解法二：〔整體法〕對(duì)于“一動(dòng)一靜〞連接體,也可選取整體為研究對(duì)象,依牛頓第二定律列式：故木箱所受支持力：,由牛頓第三定律知：木箱對(duì)地面壓力。突破反思本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上預(yù)設(shè)了一些實(shí)際生