蔣紅英
摘 要:整體法、隔離法是處理力學問題的重要方法。特別是在處理連接體問題時常用到整體法和隔離法,很多學生對于此方法掌握不好。其實,有很多整體法、隔離法的題目本質(zhì)上都是一樣的原理,掌握了處理這一類問題的方法會讓我們收到事半功倍的效果?,F(xiàn)就這類問題做一個分析總結。
關鍵詞:整體法隔離法連接體
一、概念闡述
1、連接體:指研究的問題中涉及多個物體,這些物體或疊放在一起,或并排擠放在一起,或用細繩、細桿、輕彈簧連接在一起組成的系統(tǒng)。
2、隔離法:把系統(tǒng)中某個物體單獨“取”出來作為研究對象(分析受力情況,應用牛頓運動定律列方程求解答案)的方法。
3、整體法:若系統(tǒng)中各物體間無相對運動,把所有物體看成一個整體作為研究對象(分析受力情況,應用牛頓運動定律列方程求解答案)的方法。
點評:在這兩種情況下,A、B之間的彈力表達式形式是一樣的。外力作用在A上,則A、B之間的彈力大小為B的質(zhì)量與外力的乘積再除以A、B物體總質(zhì)量;外力作用在B上,則A、B之間的彈力大小為A的質(zhì)量與外力的乘積再除以A、B物體總質(zhì)量。
2、斜面上的連接體問題
例2、如圖所示,傾角為θ的斜面體固定在水平面,置于斜面上的A、B兩物體在平行于斜面的推力F的作用下以相同的加速度沿斜面向上加速運動,已知A、B的質(zhì)量分別為M、m。
(1)若斜面光滑,求A和B間的彈力FN1。
解析:先用整體法求出物體所受的合力,進而求得加速度,然后再用隔離法對P、R兩物體進行受力分析,利用牛頓第二定律即可求得k。如果套用例題的結果我們知道有無摩擦的情況結論應該是一樣的。研究R、Q間的彈力時可將P、Q看作整體,此時由于外力作用在P上則彈力大小為R的質(zhì)量與外力的乘積再除以總質(zhì)量,既F/2;研究Q、P間的彈力時可將Q、R看作整體,此時由于外力作用在P上則彈力大小為Q、R的質(zhì)量與外力的乘積再除以總質(zhì)量,既5F/6,比值K=3/5。正確答案為BD。
2、如圖所示,有材料相同的P、Q兩物塊通過輕繩相連,并在拉力F作用下沿斜面向上運動,輕繩與拉力F的方向均平行于斜面。當拉力F一定時,Q受到繩的拉力( )。
A.與斜面傾角θ有關
B.與動摩擦因數(shù)有關
C.與系統(tǒng)運動狀態(tài)有關
D.僅與兩物塊質(zhì)量有關
解析:先對整體分析,運用牛頓第二定律求出整體的加速度,再隔離對mQ分析,運用牛頓第二定律求出繩子的拉力大小,從而判斷拉力大小與什么因素有關。如果直接根據(jù)例題結論則很快能得出結果。此時由于外力作用在P上,則繩的拉力大小為Q的質(zhì)量與外力的乘積再除以總質(zhì)量,既mQF/mQ+mP。由此式可知繩子的拉力與斜面傾角無關,與動摩擦因數(shù)無關,與運動狀態(tài)無關,僅與兩物體的質(zhì)量有關。所以D選項是正確的,ABC錯誤。
類似的連接體問題在高中階段的學習中還會碰到很多,如果每次碰到都能想到直接用結論問題會很快解決。
參考文獻
[1] 陳慶中. 整體法與隔離法在連接體問題中的應用技巧[J]. 試題與研究,2014(22):14-17.
[2] 段世強. 整體法與隔離法在求解物理問題時的妙用[J]. 數(shù)理化解題研究,2017(7):70-70.