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物理學習得與失

生活 更新时间:2024-10-17 04:15:10

在解決許多物理題時,隔離法和整體法是交互運用的,運用于多物體相互作用的力學題和運用于适合系統的物理規律,如動量守恒定律和機械能守恒定律解決的運動學問題。下面以力學題詳細探究二者交互應用的方式方法。

1總體原則:

1.1隔離法主要研究系統内部各物體之間的相互作用力,即内力.

1.2整體法主要研究系統受的力,即外力。

1..3有些問題既需要研究内力,又需要研究外力,故兩種方法交互使用。

當用隔離法直接分析某一物體的受力情況時,如果不能确定某種力是否存在,那麼此時可以轉移對象從而分析施力物體或應用整體法先确定某些力是否存在。

2在解決一般力學問題時,一定要注意整體法的适用條件,即系統内各個物體的運動狀态必須相同,具體體現在加速度相同(當然,加速度相對變化的情景也可以應用整體法,但相應難度就增大了許多)。

2.1系統内各物體相對靜止或做勻速直線運動(此種情況下加速度為0),

2.2系統内各物體做加速度相同的勻變速直線運動或加速度大小不變,而方向在變的變加速動動。

3内力和外力的定義:

3.1 内力:指研究對象内部物體間的相互作用力,

3.2外力:指研究對象以外的的物體所給研究對象施加的力,

3.3這個研究對象是指系統,一個整體,或

一個運動的全過程。

4在應用整體法時隻分析外力而不分析内力,在應用隔離法時隻分析内力而不分析外力,兩種方法交互使用時,内外力均需要分析。

例1

物理學習得與失(物理學習淺析五)1

分析:1提取信息并深挖

1.1 三棱柱為直角型,牆壁豎直,三棱柱一直邊(面)與牆壁豎直平行,

1.2地面水平且沒有強調光滑,故三棱柱必受摩擦力f,且方向水平向右,

1.3三棱柱A、球B與牆壁均光滑,說明彼此間無摩擦力,

1.4三棱柱A和球B都處于靜讓狀态,即處于平衡狀态,合外力為零。

2解題思路:此題是一個多物體相互作用的平衡系統,受力分析時整體法和隔離法交互使用。

3受力分析:

3.1 系統内部受力分析

3.1.1 以A為研究對象進行受力分析,A共受到以下幾個力:

一是重力,方向豎直向下,

二是地面對它的彈力,方向垂直地面向上,

三是地面對它的摩擦力,方向水平向右,

四是球B對它的彈力,方向過球心垂直于三棱柱斜面斜向下,

受力分析圖如下圖

物理學習得與失(物理學習淺析五)2

3.1.2以球B為研究對象,受力分析如下

一是重力,方向豎直向下,

二是三棱柱對它的彈力,方向過球心且垂直于三棱柱斜面斜向上方,

三是牆壁對它的彈力,方向過球心且垂直于牆壁水平向左,

受力分析圖如下圖

物理學習得與失(物理學習淺析五)3

3.2以A和B組成的系統(即把A和B作為整體)為研究對象進行受力分析,該系統或該整體受力情況如下,

一是系統重力(M m)×g,方向豎直向下,

二是地面對它的支持力,方向垂直地面向上,

三是牆壁的彈力,方向垂直牆壁水平向左,

四地面對它的摩擦力,方向水平向右。

系統受力分析圖如下

物理學習得與失(物理學習淺析五)4

3.3因為兩個斜方向的彈力NA與NB為一對大小相等,方向相反的相互作用力,所以如果把三棱柱A和球B的受力按照數學中的向量加法運算,那麼其受力效果與整體受力是相同的。

這也再次為我們說明了整體法和隔離法之間的“總——分”的邏輯關系,由整體到局部,由局部再到整體其實質是相同的,隻是看待問題的角度不同,最終在解題方法和效率上也不盡相同。

4問題導向:研究地面對三棱柱的支持力和摩擦力,

5突破關口

5.1 三棱柱和球之間的彈力,對于系統而言,屬于内力,采用整體法時不予考慮,将複雜問題簡單化,

5.2因為系統處于平衡狀态,合外力為零,故正交分解時,坐标系正負方向的合力均為零。

标準答案如下:

物理學習得與失(物理學習淺析五)5

小結:

1本題考查共點力平衡問題,靈活運用隔離法和

整體法是解答本題的關鍵;

1.1首先采用整體法進行受力分析,可以得出一對

平衡關系;

1.2再次對B進行隔離法受力分析,又得出一對平衡關系即可得解。

1.3選用B做為隔離對象,是因為它受的力比A少,易使問題趨于簡單化。

2整體法和隔離法交互使用,既着眼于整體,又着眼于部分,容易使問題得以解決。

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