高中物理人教版（2019） 必修 第一冊第三章 專題強(qiáng)化　整體法和隔離法在受力分析及平衡中的應(yīng)用 學(xué)案

專題強(qiáng)化整體法和隔離法在受力分析及平衡中的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道整體法和隔離法，能靈活運用整體法和隔離法恰當(dāng)?shù)剡x取研究對象。2.會用整體法和隔離法處理共點力作用下多個物體的平衡問題(重難點)。一、整體法和隔離法在受力分析中的應(yīng)用1．整體法就是把幾個物體視為一個整體，受力分析時，只分析這一整體之外的物體對整體的作用力(外力)，不考慮整體內(nèi)部物體之間的相互作用力(內(nèi)力)。2．隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系統(tǒng)中隔離出來，只分析該物體以外的物體對該物體的作用力，不考慮該物體對其他物體的作用力。3．(1)當(dāng)只涉及系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運動時，一般可采用整體法。(2)為了弄清系統(tǒng)內(nèi)某個物體的受力和運動情況，一般可采用隔離法。(3)對于連接體問題，多數(shù)情況既要分析外力，又要分析內(nèi)力，這時我們可以采取先整體(解決外力)后隔離(解決內(nèi)力)的交叉運用方法，當(dāng)然個別情況也可采用先隔離(由已知內(nèi)力解決未知外力)再整體相反的運用順序。例1如圖所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。(1)試分別畫出A、B及A、B作為一個整體的受力示意圖；(2)求A對地面的壓力的大小與A、B重力大小之間的關(guān)系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(2023·濮陽一高高一期中)如圖所示，物塊A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知豎直墻壁粗糙，水平地面光滑，則物塊A和B的受力個數(shù)分別為()A．3和3B．3和4C．4和4D．4和5二、整體法和隔離法在平衡問題中的應(yīng)用當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，組成系統(tǒng)的每個物體都處于平衡狀態(tài)，選取研究對象時要注意整體法和隔離法的結(jié)合。一般地，求系統(tǒng)內(nèi)部間的相互作用力時，用隔離法；求系統(tǒng)受到的外力時，用整體法，具體應(yīng)用中，應(yīng)將這兩種方法結(jié)合起來靈活運用。例3用三根細(xì)線a、b、c將重力均為G的兩個小球1和2連接并懸掛，如圖所示。兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線a與豎直方向的夾角為30°，則()A．細(xì)線a對小球1的拉力大小為eq\f(4\r(3),3)GB．細(xì)線a對小球1的拉力大小為4GC．細(xì)線b對小球2的拉力大小為GD．細(xì)線b對小球2的拉力大小為eq\f(2\r(3),3)G針對訓(xùn)練(2023·寧波市余姚中學(xué)高一期中)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放在傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體B上，斜面體B放在水平地面上，用沿斜面向下、大小為F的力推物體A，A恰能沿斜面勻速下滑，而斜面體B靜止不動。重力加速度為g，則下列說法中正確的是()A．地面對斜面體B的支持力大小為mg＋MgB．地面對斜面體B的支持力大小為Mg＋FsinθC．地面對斜面體B的摩擦力向右，大小為FcosθD．地面對斜面體B的摩擦力大小為0例4(2022·德州市高一期末)如圖所示，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，球Q光滑，若用外力使MN保持豎直并且緩慢地向右移動，在Q落到地面以前發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，在此過程中下列說法正確的是()A．MN對Q的彈力逐漸減小B．地面對P的摩擦力逐漸增大C．地面對P的彈力變小D．PQ之間的彈力逐漸減小整體法、隔離法的比較項目整體法隔離法概念將運動狀態(tài)相同的幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題受力分析時不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用一般隔離受力較少的物體專題強(qiáng)化整體法和隔離法在受力分析及平衡中的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道整體法和隔離法，能靈活運用整體法和隔離法恰當(dāng)?shù)剡x取研究對象。2.會用整體法和隔離法處理共點力作用下多個物體的平衡問題(重難點)。一、整體法和隔離法在受力分析中的應(yīng)用1．整體法就是把幾個物體視為一個整體，受力分析時，只分析這一整體之外的物體對整體的作用力(外力)，不考慮整體內(nèi)部物體之間的相互作用力(內(nèi)力)。2．隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系統(tǒng)中隔離出來，只分析該物體以外的物體對該物體的作用力，不考慮該物體對其他物體的作用力。3．(1)當(dāng)只涉及系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的力和運動時，一般可采用整體法。(2)為了弄清系統(tǒng)內(nèi)某個物體的受力和運動情況，一般可采用隔離法。(3)對于連接體問題，多數(shù)情況既要分析外力，又要分析內(nèi)力，這時我們可以采取先整體(解決外力)后隔離(解決內(nèi)力)的交叉運用方法，當(dāng)然個別情況也可采用先隔離(由已知內(nèi)力解決未知外力)再整體相反的運用順序。例1如圖所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。(1)試分別畫出A、B及A、B作為一個整體的受力示意圖；(2)求A對地面的壓力的大小與A、B重力大小之間的關(guān)系。答案見解析解析(1)隔離A為研究對象，它受到重力GA、B對它的壓力FBA、地面支持力和地面對它的摩擦力，如圖甲所示。隔離B為研究對象，它受到重力GB、三棱柱對它的支持力FAB、墻壁對它的彈力FN1，如圖乙所示。以A、B整體作為研究對象，整體受到重力GA＋GB、墻壁對其彈力FN1、地面支持力和地面對其摩擦力，如圖丙所示。(2)以A、B整體為研究對象，F(xiàn)N＝GA＋GB由牛頓第三定律，A對地面的壓力FN′等于FN，則FN′＝GA＋GB故A對地面的壓力的大小等于A、B重力大小之和。例2(2023·濮陽一高高一期中)如圖所示，物塊A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知豎直墻壁粗糙，水平地面光滑，則物塊A和B的受力個數(shù)分別為()A．3和3 B．3和4C．4和4 D．4和5答案B解析對整體分析可知，A、B整體受到地面向上的支持力、重力，墻壁對A、B無彈力；分別隔離A、B分析：A受重力、B對A的支持力和B對A的摩擦力共3個力；B受重力、A對B的壓力、A對B的摩擦力、地面對B的支持力共4個力，故B正確，A、C、D錯誤。二、整體法和隔離法在平衡問題中的應(yīng)用當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，組成系統(tǒng)的每個物體都處于平衡狀態(tài)，選取研究對象時要注意整體法和隔離法的結(jié)合。一般地，求系統(tǒng)內(nèi)部間的相互作用力時，用隔離法；求系統(tǒng)受到的外力時，用整體法，具體應(yīng)用中，應(yīng)將這兩種方法結(jié)合起來靈活運用。例3用三根細(xì)線a、b、c將重力均為G的兩個小球1和2連接并懸掛，如圖所示。兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線a與豎直方向的夾角為30°，則()A．細(xì)線a對小球1的拉力大小為eq\f(4\r(3),3)GB．細(xì)線a對小球1的拉力大小為4GC．細(xì)線b對小球2的拉力大小為GD．細(xì)線b對小球2的拉力大小為eq\f(2\r(3),3)G答案A解析將兩球和細(xì)線b看成一個整體，設(shè)細(xì)線a對小球1的拉力大小為Fa，細(xì)線c對小球2的拉力大小為Fc，受力如圖所示。根據(jù)共點力的平衡條件有Fa＝eq\f(2G,cos30°)＝eq\f(4\r(3),3)GFc＝2Gtan30°＝eq\f(2\r(3),3)G，故A正確，B錯誤；對小球2根據(jù)共點力的平衡條件可知細(xì)線b對其拉力大小為Fb＝eq\r(Fc2＋G2)＝eq\f(\r(21),3)G，故C、D錯誤。針對訓(xùn)練(2023·寧波市余姚中學(xué)高一期中)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放在傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體B上，斜面體B放在水平地面上，用沿斜面向下、大小為F的力推物體A，A恰能沿斜面勻速下滑，而斜面體B靜止不動。重力加速度為g，則下列說法中正確的是()A．地面對斜面體B的支持力大小為mg＋MgB．地面對斜面體B的支持力大小為Mg＋FsinθC．地面對斜面體B的摩擦力向右，大小為FcosθD．地面對斜面體B的摩擦力大小為0答案C解析對整體受力分析，根據(jù)平衡條件，有FN＝mg＋Mg＋Fsinθ，F(xiàn)cosθ＝Ff，即地面對斜面體的支持力大小為FN＝mg＋Mg＋Fsinθ，地面對斜面體的摩擦力大小為Ff＝Fcosθ，方向水平向右，故選C。例4(2022·德州市高一期末)如圖所示，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，球Q光滑，若用外力使MN保持豎直并且緩慢地向右移動，在Q落到地面以前發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，在此過程中下列說法正確的是()A．MN對Q的彈力逐漸減小B．地面對P的摩擦力逐漸增大C．地面對P的彈力變小D．PQ之間的彈力逐漸減小答案B解析對球Q進(jìn)行受力分析，其受重力、P對Q的彈力F2和MN對Q的彈力F1，如圖根據(jù)共點力平衡條件F1＝Gtanθ，F(xiàn)2＝eq\f(G,cosθ)MN保持豎直并且緩慢地向右移動，θ不斷變大，則F1變大，F(xiàn)2變大，故A、D錯誤；在Q落到地面以前，P始終保持靜止，把P、Q看成整體受力分析，受重力、地面的