高一物理必修一专题整体法和隔离法的应用

1、高一物理必修一专题整体法和隔离法的应用-CAL-FENGHAl-(2020YEAR-YICAI)A级S出巩固题木块的加速度大小为Pg 木板做匀加速直线运动 木块做匀减速直线运动1.如右图所示，长木板静止在光滑的水平地面上，一木块以速度"滑上木板，已 知木板质量是M9木块质量是m,二者之间的动摩擦因数为那么，木块在木板上 滑行时A.B.C.D 答案:ABCD 解析：木块所受的合力是摩擦力所以木块的加速度为晋 =ug,做匀减速直线运动；木板同样受到摩擦力作用，其加速度为镭做匀加速直线运动，故 A. B、C. D均正确2如下图所示，质量均为加的4 S两球之间系着一条不计质量的樹单簧放在 光

2、滑水平面上，A球紧靠墙壁，今用力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将力F 撤去的瞬间/则77/ /7/ZZZ/zzzyAH球的加速度为乔B加球的加速度为零C S球的加速度嚮D8球的加速度为零答案：BC解析：用力F压8球平衡后，说明在水平方向上，弹簧对B球的弹力与力F平 衡，而力球是弹簧对A球的弹力与墙壁对A球的弹力相平衡，当撤去了力F的瞬 间，由于弹簧的弹力是弹簧形变而产生的，这一瞬间，弹簧的形变没有消失，弹簧的F弹力还来不及变化,故弹力大小仍为Fl所以B球的加速度而A球受力不 tn变，加速度为零，B、C两选项正确3如下图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为“的水 平地面上

3、做匀减速运动,不计其它外力及空宅阻力，则中间一质量为加的土豆山受到 其他土豆对它的作用力大小应是()B . mgD msrl-A2A . mgC . nffjl+2答案：C解析：对箱子及土豆整体分析知MMg=Ma, a=g.对力土豆分析有F=冷肿（沪4俨）= （2+l）n2r2= wrJ2 + l4 质量为50kg的人站在质量为20Okg的车上，用绳以200N的水平力拉车,如右图所示，车与水平地面间的摩擦可以忽略不计Z人与车保持相对静止,则14A.车对地保持相对静止B 车将以0.8ms2的加速度向右运动C.车将以0.4ms的加速度向右运动D 车将以lms的加速度向右运动 答案：A解析：以人和车

4、整体为研究对象，它们所受合外力为零，故加速度为零车对地 保持相对静止5 （2008-武鸣高一期末）如右图车厢顶部固定一滑轮,在跨过走滑轮绳子的两端 各系一个物体，质量分别为 松、松，且m2>m1, m2静止在车厢底板上，当车厢向 右运动时，系n的那段绳子与竖直方向夹角为C如右图所示，若滑轮绳子的质量和摩擦忽略不计,求:GL)车厢的加速度大小；(2)车厢底板对旳的支持力和摩擦力的大小.答案：(1)tan& (2)nhff- /nLffccs0 InIrIg析:(丄)设车厢的加速度为叭车厢的加速度与小球的加速度一致，右图为小球 受力分析图，F 为 ng.厂的合力，Ur=Fnhg, F

5、=mLaI =tan, cqs- nng/Tl T= ngg6(2)对m逬行受力分析可得.N+T=tmg,则车厢底板对 松的支持力为N= tn1g- /rgcos8加 受到的摩撩力为F合= f=tn2a=nngtan0.B级能力提升题6 如下图所示，力和S质量相等均为E力与3之间的动摩擦因数为他，静摩 擦因数为他,B与地面之间的动摩擦因数为,原来在水平拉力F的作用下，山和8 彼此相对静止，相对地面匀速运动CF图甲)，撤;肖F后，力和8彼此保持相对静止， 相对地面匀减速运动CF图乙)Z则A 8相对地面匀减速运动的过程中，A 8之间的 摩擦力的大小为()A LmgB 2mgC mgD F/2答案：

6、8解析:B与地面之间的压力、支持力大小始终等于A B两个物体的总重力，因 此地面对B的滑动摩擦力的大小始终为Ff=3(2mA B匀速运动时，受力平 衡:F=ffl A B 一起以加速度a做减速运动时，对于4 B组成的系统来说，地面 对3的滑动摩擦力匂就是合外力，等于(2/M ;对于H来说，S对力的静摩撩力FfL FfF就是合力，等于(/M于是M = P综合以上三式得M =和M=-.7. (2007.山东高考)如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A B 保持静止物体3的受力个数为()A2B3C4 D . 5答案：C解析：以1为研究对象，受力分析,有竖直向下的重力、垂直竖直墙面的水平支

7、持力，还有8对力的支持力和摩擦力，这样才能使之平衡，根据牛顿第三定律，A对 8有支持力和摩擦力，8还受到重力和推力FI所以S受四个力作用8 如右图所示，用轻细绳/连接质量分别为松、Mz的4 8两物体，在光滑的 水平面上先后用大小相同的恒力Fl向右拉物体A或向左拉物体8,使A 8起做 初速度为零的匀加速直线运动第一种情况，绳/的张力为FrL ；第二种情况下，绳/ 的张力为爲2 请用牛顿力学方法分析和讨论月!和月2的大小关系.答案：B解析：把4 8两物体看作一个整体，利用整体法有:Fa=m + W2因A 8起做匀加速运动，故它们的加速度都与整体加速度相同. 第一种情况：隔离加有Inlfn = ma

8、=F;m + W2第二种情况：隔离松有 + n29 如图所示,物体A的质量是Ikg z放在光滑的水平桌面上,在下列两种情况 下，物体川的加速度各是多大(滑轮摩擦不计,绳子质量不计,=IOms)(1) 用ClN的力拉绳子(2) 在绳端挂一个质量为0.1kg的物体B.试讨论:在什么情况下绳端悬挂的物体B的重力可近似等于物体A所受到的拉 力？答案：见解析F 1解析:(1)对AI由牛顿第二定律得，加速度 = -= ps = lms.(2)4 B的加速度相等，对4 8组成的系统，由牛顿第二定律得，力Il速度a2 = mBg 0.1 ×10mBg=777ms2O.9ims2.由于A 组成的系统的

9、加速度=-",fA + Mb 丄 +。丄Ma +mAmBg mBg对At由牛顿第二定律得，绳的拉力FmAaM= 可见，只有当mBrA + tB nB1+一mA<ma时/可近似认为F = nug10 如图所示，一块质量为M的木板沿倾斜角为啲斜面无摩擦地下滑，现要使 木板保持匀速,则质量为加的人向下奔跑的加速度是多少？解析：设木板受摩擦力 賦,人受摩擦力Fn ,两者是作用力与反作用力因为木 板匀速，所以沿斜面方向有：M肿心乩由牛顿第三定律F = fn又由牛顿第二 走律对人有：m国n6+fif2 = ma所以* M庐in&mC级高考模拟题(2008.宁夏)一有固定斜面的小车在

10、水平面上做直线运动，小球通过细绳与 车顶相连小球某时刻正处于图示状态设斜面对小球的支持力为NI细绳对小球的 拉力为Tt关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是A若小车向左运动，/可能为零B若小车向左运动，厂可能为零C 若小车向右运动，N不可能为零D若小车向右运动，厂不可能为零答案：AB解析：若N= O ,则小球受到重力mg和拉力7*的作用，这两个力的合力向右， 根据牛顿第二走律知小球具有向右的加速度又因车与球相对静止，故车有向右的加 速度”对应的运动可能向右加速运动或向左减速运动”选项A正确” C错误.若沧O ,则小球受到重力mg和支持力N的作用，这两个力的合力向左，根据 牛顿第二走律知小球

11、具有向左的加速度、又因车与球相对静止，故车有向左的加速 度，对应的运动可能向左加速运动或向右减速运动，选项B正确，D错误12(2009-高考安徽卷)在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上 攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为 了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化一根不可伸缩的轻 绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所 示设运动员的质量为65kg ,吊倚的质量为15kg ,不计定滑轮与绳子间的摩擦，重 力加速度取g= 10ms.当运动员与吊倚一起正以加速度lms2上升时，试求：GL)运动员竖直向

12、下拉绳的力；(2)运动员对吊椅的压力答案：(1)运动员拉绳的力大小为440N ,方向竖直向下.(2)运动员对吊椅压力大小为27 5N ,方向竖直向下.解析:鱒法一 :(1)设运动员和吊椅的质量分别为M和加，绳拉运动员的力为E 以运动员和吊倚整体为研究对象，受到重力的大小为(M4n)g,向上的拉力为2F, 根据牛顿第二走律有IF- (M+Mg=(M+Ma解得：F=440N.根据牛顿第三走律Z运动员拉绳的力的大小为440N ,方向竖直向下.(2)以运动员为研究对象，运动员受到三个力的作用，重力大小Mgl绳的拉力 F.吊椅对运动员的支持力FM根据牛顿第二定律FFN Mg=Ma解得 FN= 275N根

13、据牛顿第三定律，运动员对吊椅压力大小为27 5N ,方向竖直向下.解法二:设运动员和吊倚的质量分别为M和加；运动员竖直向下的拉力大小为 F.对吊椅的压力大小为Fn-根据牛顿第三走律，绳对运动员的拉力大小为Fl吊椅对运动员的支持力大小为 屁分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律FFN- Mg=MaQ)Fn mg= ma由得F=440NEz=275N例1.如图1所示，质量为m = 2kg的物体，置于质量为M = IOkg的斜面体上，现 用一平行于斜面的力F = 20N推物体，使物体向上匀速运动，斜面体的倾角Q =巧°, 始终保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力（取盘=IOy

14、"）解析：（1）隔离法：先对物体m受力分析,如图甲所示。由平衡条件有F甲垂直斜面方向："】=飓CoSQ 平行斜面方向：用=吨呦”+久 再对斜面体受力分析”如图乙所示，由平衡条件有MgI水平方向：/=齐&沖+站'帅。 竖直方向：2v + IlSlnCt= + 7vl'com 结合牛顿第三走律知Xy1，眄联立以上各式，可得地面对斜面体的摩撩力7 = Eg = 16",方向水平向左；地面对斜面体的支持力=g-Fa= 108M Z方向竖直向上。(2)整体法：因本题没有要求求岀物体和斜面体之间的相互作用力”而且两个物体均 处于平衡状态(尽管一个匀速运

15、动,_个静止)，故可将物体和斜面体视为整体”作 为一个研究对象来研究，其受力如图丙所示，由平衡条件有:N仃（W2+ M）g丙水平方向JYZSB方向：2v+ gsn(6)将齡数据代入，求得/ = 16M M = I(W 比较上面两种解法，整体法的优点是显而易见的。但井非所有情况都可以用整体法, 当要求岀物体之间的相互作用力时，则必须用隔离法求岀物体间的相互作用力，因为 整体法不能暴露岀物体之间的相互作用力。例2如图2所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的四块完全相同的砖，用两个同样大小的水平力压木板，使砖静止不动。求：(1)木板对第1块砖和第4块砖的摩擦力各多大？(2 )第2块砖和第3块

16、砖之间的摩擦力？(3 )第M块砖和第4块砖之间的摩擦力？解析：(1)将4块砖看作整体作为研究对象，对整体逬行受力分析”如图3所示， 竖直方向由平衡条件可得羽 Y吨，得到木板对第1块砖和第4块砖的摩擦力均为 / = 2 zwg(2 )第1块和第2块砖看作整体隔离后逬行受力分析,如图4所示，竖直方向,木 板对第1块砖的摩擦力为于=2傀I由平衡条件可知此二力已经达到平衡，故第3块 砖对第2块砖的摩擦力为零。图4(3 )将第4块砖单独从系统中隔离岀来逬行受力分析，如图5所示，竖直方向，由 平衡条件可得7 =吨 7 I得第M块砖对第4块砖的摩擦力为去 Fg I方向竖直向 TO图5变形：若4块砖只是右边受到水平力作用紧压在墙上静止，如图6所示，则各接触面间的摩擦力有何变化？1 ：2 3rLU图6(答：从左至右，各接触面间的摩撩力大小依次为：4mg、3mg% 2mg