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        巧用整體法分析物體的受力情況

        2019-11-27 19:08:29
        關(guān)鍵詞:解題分析質(zhì)量

        整體法是高中物理學習中一種非常重要的解題方法,相較于普通受力分析,整體法不會對某個力進行系統(tǒng)的分析,而是在某種特定條件下把存在相互聯(lián)系的物體看成整體,排除所有客觀條件的影響,綜合分析整體的受力情況,通過這種形式,可以有效簡化受力分析,有助于抓住主干,降低題目難度,提升解題的質(zhì)量與效率。

        例1質(zhì)量為M的斜面體置于粗糙水平面上,斜面傾角為θ,現(xiàn)將質(zhì)量為m的小木塊置于斜面體的光滑斜面上,木塊的下滑速度會慢慢增加,在木塊下滑的過程中,求斜面體受到的地面對它的靜摩擦力。

        分析:此類“木塊—斜面”問題通常會牽涉支持力、壓力等多種受力情況,采用整體法,將斜面及木塊當成整體,能夠忽略兩者之間的支持力與壓力,而只需要分析粗糙水平面對整體的支持力與靜摩擦力,從而找到問題的解決方法。斜面是光滑的,表明木塊下滑時不需要考慮木塊與斜面之間的摩擦力,只需要考慮木塊受到的重力。斜面傾角是θ,將木塊下滑的加速度設(shè)為a,那么a=gsinθ,加速度方向和斜面保持平行,斜向下。綜合分析可知,斜面體受到的地面對它的靜摩擦力f=mgsinθcosθ。

        說明:整體法盡管能夠在某種程度上有效簡化受力分析,提升解題的質(zhì)量與效率,但在實際解題過程中整體法依然存在較大的局限性,需要引起我們足夠的重視。

        例2如圖1所示,長度為L的光滑平臺置于地面上,將物塊A、B置于平臺中央位置,讓兩物塊彼此接觸,物塊A的上表面存在一半圓形軌道,其半徑為R,且滿足R<L,軌道頂端和平臺上表面間的高度是h,物塊C如圖2所示放置,三個物塊的質(zhì)量都是m,物塊C由靜止開始下滑,物塊C在運動的過程中與物塊A始終保持接觸。求物塊A、B分離時物塊B的速度,以及在物塊A、B分離后物塊C可以達到的最大高度。

        分析:在解答這類題型的過程中,我們需要采用整體法分析受力情況。物塊C在滑動的過程中,物塊A對它的彈力的大小及方向會不斷變化,若將物塊A、B、C看成一個整體,則在水平方向上受力為零,應(yīng)用機械能守恒定律及動量守恒定律就可以完成解答。

        解:當物塊C滑到槽底的時候,物塊C對A產(chǎn)生的作用力的水平分量是零,此時物塊A、B具有向右的共同速度v,存在向左的水平速度vC。根據(jù)動量守恒定律得0=2mvmvC,根據(jù)機械能守恒定律得解得在物塊C滑到最高點的時候,設(shè)物塊C和平臺上表面之間的高度為H,此時物塊A、C具有共同的速度u,由物塊A、B、C組成的系統(tǒng)機械能和動量守恒,則0=mv-2mu,mgh=解得

        說明:熟練地利用整體法,可以對物體的受力情況進行綜合分析,提升解題的正確率。需要注意的是在使用整體法的時候,要對題目進行認真分析,保證整體法能夠合理使用,萬不可生搬硬套。

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