思想方法1 整体法与隔离法
[方法概述]
整体法是对物理问题的整个系统或过程进行分析的方法,不考虑系统内部的作用力和过程细节。隔离法是将物理对象或某些过程从整体中分离出来研究的方法。
整体法和隔离法的选用原则:
整体法和隔离法是解决多物体系统的受力分析、动力学问题等一系列问题的重要思想方法。①如果动力学系统各部分运动状态相同,求解整体的物理量优先考虑整体法;如果要求解系统各部分的相互作用力,再用隔离法。②如果系统内部各部分运动状态不同,一般选用隔离法。
在比较综合的问题中往往两种方法交叉运用,相辅相成,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体问题具体分析,灵活运用。无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量,如非待求的力、非待求的中间状态或过程等)的出现为原则。
其综合应用常见的有以下几种情况:
(1)系统内的物体均处于平衡状态。
(2)系统内物体的加速度相同。
[典型例题]
典例1 (2013·山东高考)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为( )
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A.∶4 B.4∶ C.1∶2 D.2∶1
解析 将两小球与弹簧B看做一个整体,对整体受力分析,可知整体受到重力、A和C的拉力共3个力的作用,由于小球处于平衡状态,将轻弹簧A的拉力沿竖直方向和水平方向分解,可知水平方向上满足FAx=FAsin30°=FC,故FA∶FC=2∶1,又A、C两弹簧的劲度系数相同,根据胡克定律F=kx,可知弹簧A、C的伸长量之比为2∶1,D正确。
答案 D
名师点评 题目不涉及B弹簧,可以将B弹簧及两个小球看做整体,应用整体法分析。应用整体法时,需要有大整体和小整体意识,不一定将全部的物体看做整体,可以将某部分物体看做一个整体。
[变式1] (2019·四川省宜宾市二诊)如图所示,质量均为m的斜面体A、B叠放在水平地面上,A、B间接触面光滑,用一与斜面平行的推力F作用在B上,B沿斜面匀速上升,A始终静止。若A的斜面倾角为θ,下列说法正确的是( )
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A.F=mgtanθ
B.A、B间的作用力为mgcosθ
C.地面对A的支持力大小为2mg
D.地面对A的摩擦力大小为F
答案 B
解析 以B为研究对象,在沿斜面方向、垂直于斜面方向根据平衡条件求得F=mgsinθ,支持力N=mgcosθ,故A错误,B正确;以整体为研究对象,根据平衡条件可得地面对A的支持力大小为FN=2mg-Fsinθ,地面对A的摩擦力大小为f=Fcosθ,故C、D错误。
典例2 两个物体A和B,质量分别为m1和m2,互相接触放在光滑水平面上,如图所示,对物体A施以水平的推力F,则物体A对物体B的作用力等于( )
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A.F B.F
C.F D.F
解析 对物体A、B整体分析,则F=(m1+m2)a,所以a=,求A、B间弹力FN时,以B为研究对象,则FN=m2a=F,B正确。