劉欣
【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué);整體法;應(yīng)用
【中圖分類號】 G633.7
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A
【文章編號】 1004—0463(2018)22—0124—01
整體法是研究動(dòng)力學(xué)問題的一種常用方法。
即系統(tǒng)的合力為各物體力的矢量和,與質(zhì)點(diǎn)的牛頓第二定律一樣,上述關(guān)系具有矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性且有相同的適用范圍。下面舉例說明整體法在牛頓第二定律中的應(yīng)用。
例1 如圖所示,斜面體ABC置于粗糙的水平地面上,小木塊m在斜面上靜止或滑動(dòng)時(shí),斜面體均保持靜止不動(dòng),下列哪種情況,斜面體受到地面向右的靜摩擦力( )
A. 小木塊m靜止在BC斜面上
B. 小木塊m沿BC斜面加速下滑
C. 小木塊m沿BA斜面減速下滑
D. 小木塊m沿AB斜面減速上滑
解析:當(dāng)小木塊靜止在BC斜面上時(shí),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),不受摩擦力,A錯(cuò);當(dāng)小木塊的加速度a沿BC斜面向下時(shí),將此加速度分解為豎直向下的加速度a1和水平向右的加速度a2,以整個(gè)系統(tǒng)為研究對象,則a2只能有水平面對斜面體向右的摩擦力提供,所以小木塊沿BC斜面加速下滑或減速上滑時(shí),斜面體受到地面向右的靜摩擦力,B正確;同理當(dāng)m沿BA斜面運(yùn)動(dòng)時(shí),小木塊的加速度a應(yīng)沿斜面向上才符合題意,C正確,D錯(cuò)誤。
例3 如圖所示,A、B滑塊質(zhì)量分別是mA和mB,斜面傾角為?琢,當(dāng)A沿斜面體D下滑、B上升時(shí),地板突出部分E對斜面體D的水平壓力F為多大?(繩子質(zhì)量及一切摩擦不計(jì))
解析:題目要求確定地板突出部分E對斜面體D的水平壓力F,我們的思路依“盡量取整體”應(yīng)首先選定A、B、D構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對象,對這個(gè)系統(tǒng)而言,水平壓力F只引起質(zhì)點(diǎn)A水平方向加速度,因?yàn)锽、D在水平方向加速度均為零。只要求出A的加速度,其水平分量即手可得出,為了求A的加速度,我們可另取以繩相連的A、B為研究對象,在圖所示坐標(biāo)中建立牛頓第二定律方程。
對于系統(tǒng)內(nèi)各物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的力學(xué)問題,在不需要求物體間的相互作用力時(shí),可以借助于系統(tǒng)的牛頓第二定律,一些連接體問題的解答過程大為簡化了,若采用隔離法分析,很繁瑣,遠(yuǎn)不如整體法簡潔。