整体法与隔离法(整体法与隔离法受力分析)


众所周知,解答力学题,都要进行受力分析,要进行力的合成与分解。还要用到隔离法、整体法,我们必须强化训练、烂熟于心才行。

例题一一个质量为M,倾角为30°的足够长的斜面体放置在粗糙的水平面上,质量为m的滑块沿着粗糙斜面匀速下滑,动摩擦因数均为μ,现对小物块施加一个与水平方向夹角也为30°斜向下的外力F,如图所示,在滑块沿斜面向下运动的过程中,以下说法正确的是(  )

A.滑块受到的摩擦力沿斜面向上,大小为 
B.斜面体受到水平地面向右的静摩擦力
C.斜面体对地面的压力大于(M+m)g 
D.滑块和斜面体受力个数均为4个力    

【试题来源】2021届辽宁省大连市第一中学高三上学期期中物理试题。题目属于典型的力学连接体试题,重点考查滑动摩擦力的规律。解题时要抓住滑块恰能沿斜面匀速下滑这个条件,得出滑块与斜面之间滑动摩擦力与弹力合力一定竖直这个重要结论。

【试题答案】CD。

【详解】

选项A.对滑块受力分析如图所示

滑块受到的摩擦力大小为            

 

A错误;                    

选项B.滑块沿粗糙斜面匀速下滑时,滑块处于平稳状态,根据平衡条件可得

      

说明此过程中斜面体对滑块的力在竖直方向上与重力平衡,滑块对斜面体的力竖直向下,地面对斜面体没有摩擦力;对滑块施加力F后,由于滑动摩擦力与正压力成正比,所以此时滑块的摩擦力与沿斜面向下的分力仍大小相等,则斜面体不受地面的摩擦力,故B错误;

选项C.由于滑块受到斜向左下方的推力,此力有沿竖直向下的分力,则斜面体对地面的压力大于(M+m)g,故C正确;

选项D.由A项对滑块受力分析可知,滑块受4个力的作用,斜面体受重力,地面的支持力,滑块的压力,滑块对其的摩擦力4力的作用,故D正确。

故选CD

例题二一倾角为30°的斜面置于粗糙水平面上,斜面足够长,一物块能沿斜面匀速下滑。现给物块施加一个与竖直方向夹角为30°的力F,F施加过程中,物块继续下滑,如图所示,则下整体法与隔离法列说法中正确的是(  )

A.物块与斜面间动摩擦因数为  
B.物块仍沿斜面匀速运动
C.若F大小逐渐增大,则随着F的增大斜面最终会沿水平面发生滑动
D.若物块一直保持沿斜面下滑状态,则无论F沿何方向施加在物块上,地面对斜面的摩擦力始终为零

【试题来源】山东省“学情空间”区域教研共同体2022-2023学年高一上学期12月联考物理试题。题目还是重点考查受力分析、力的合成与分解,当然还要用到隔离法、整体法。    

【试题答案】D。
【详解】
选项A.物块能沿斜面匀速下滑,则
          

选项B.对物块受力分析,沿斜面和垂直于斜面的正交分解得

            

根据牛顿第二定律                    

                  

选项CD.对斜面受力分析,受重力、支持力、斜面间的压力和摩擦力。根据滑动摩擦力的大小的表达式

            

故斜面间的压力和摩擦力的合力竖直向下,无论F大小和方向如何,斜面均保持静止。C错误,D正确。

故选D

例题三如图所示,OM是竖直的固定挡板,ON是可绕O点转动的木板,两个半径不同的均匀圆柱A、B放置在挡板与木板之间。不计所有摩擦,当木板绕O点缓慢顺时针方向转动到水平的过程中,下列说法正确的是(  )

    
A.A对B的支持力逐渐减小
B.木板对B的支持力逐渐增大
C.木板对A的支持力大小不变
D.挡板对A的支持力大小不变

【试题来源】河南省周口市项城市第一高级中学2023-2024学年高三理综模拟训练试题(一)。题目还是重点考查受力分析、力的合成与分解,当然还要用到隔离法、整体法以及正弦定理。

【试题答案】A。

【详解】

选项AB。B受力分析,由三力平衡知    

  

根据正弦定理可得:                          

                

当木板缓慢顺时针转动到水平的过程中,∠1不变,∠2由钝角变为锐角,∠3变大,所以AB的支持力逐渐减小,木板对B的支持力先增大后减小。A正确,B错误;

选项CD。AB看成整体受力分析

  

当木板缓慢顺时针转动到水平的过程中,FOM方向不变,根据动态三角形,挡板对A的支持力逐渐减小,木板对AB总的支持力逐渐减小,因木板对B的支持力先增大后减小,木板对A的支持力不可能不变。CD错误。

故选A

例题四、在竖直光滑墙壁和光滑挡板之间放置两个光滑的球P、Q,挡板可绕O点在竖直平面内转动,开始时该系统处于静止状态,如图所示。现将挡板沿顺时针方向缓慢转动,已知此过程中大球Q、小球P与光滑墙壁始终紧密接触。在挡板沿顺时针方向缓慢转动的过程中,下列说法正确的是(  )    

  

A.小球P受到光滑墙壁的弹力逐渐增大     
B.小球P受到大球Q的弹力逐渐减小
C.大球Q受到光滑墙壁的弹力逐渐减小     
D.大球Q受到挡板的弹力逐渐增大

【试题来源】湘豫名校2023-2024学年高三上学期8月入学摸底考试物理试题。题目还是重点考查受力分析、力的合成与分解,当然还要用到隔离法、整体法。

【试题答案】C。

【详解】

选项AB.开始时系统处于静止状态,对小球P进行受力分析,如图甲所示,在挡板缓慢转动过程中由几何关系可知不变,由平衡条件知大球Q对小球P的弹力N2和墙壁对小球P的弹力N1大小不变,故AB错误;

      

选项CD.对球PQ整体进行受力分析如图乙所示,可见挡板沿顺时针方向缓慢转动过程中,大球Q受到光滑墙壁的弹力逐渐减小,大球Q受到挡板的弹力逐渐减小,故C正确,D错误。

故选C
通过上边的几道试题,我们又一次看到基本思路和方法的重要!

转载请说明出处 内容投诉内容投诉
九幽软件 » 整体法与隔离法(整体法与隔离法受力分析)