专题 隔离法掌握.docx

1、专题 隔离法掌握专题 隔离法掌握有效的解题方法，可以起到事半功倍的效果物理方法的灵活应用，也是学生综合能力的体现，是学生分析问题、解决问题的基础隔离法是一种有效的解题方法，它贯穿在高中物理的整个教学过程中，不仅体现在牛顿运动定律中的应用，还包括物理过程的整体和隔离等选择研究对象是解决物理问题的首要环节在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度对于连结体问题，通常用隔离法，但有时也可采用整体法如果能够运用整体法，我们应该优先采用整体法，这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；不计物体间相互作用的内力，或系统内的各物体的运动状态相同，一般首先

2、考虑整体法对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法与隔离法相结合的方法一、静力学中的隔离法通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体（各部分）间相互作用时，用隔离法解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则【例1】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图专题11所示，已知m1m2，三木块均处于静止，则粗糙地面对于三角形木块（） A有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右B有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左C有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能确定D没有摩擦力的作用【解析】由于三物体均静止，故可将三物体视为一

3、个物体，它静止于水平面上，必无摩擦力作用，故选D【点评】本题若以三角形木块a为研究对象，分析b和c对它的弹力和摩擦力，再求其合力来求解，则把问题复杂化了此题可扩展为b、c两个物体均匀速下滑，想一想，应选什么？【例2】有一个直角支架 AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环 Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡，如图专题12. 现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是（ ）AN不变，T变大 BN不变，T变小C

4、N变大，T变大 DN变大，T变小【解析】隔离法：设PQ与OA的夹角为，对P有：mgTsin=N对Q有：Tsin=mg所以 N=2mg， T=mg/sin 故N不变，T变大答案为B整体法：选P、Q整体为研究对象，在竖直方向上受到的合外力为零，直接可得N=2mg，再选P或Q中任一为研究对象，受力分析可求出T=mg/sin【点评】为使解答简便，选取研究对象时，一般优先考虑整体，若不能解答，再隔离考虑【例3】如图专题13所示，设A重10N，B重20N，A、B间的动摩擦因数为0.1，B与地面的摩擦因数为0.2问：（1）至少对B向左施多大的力，才能使A、B发生相对滑动？（2）若A、B间1=0.4，B与地间

5、2=0.l，则F多大才能产生相对滑动？【解析】（1）设A、B恰好滑动，则B对地也要恰好滑动，选A、B为研究对象，受力如图专题14，由平衡条件得：F=fB+2T选A为研究对象，由平衡条件有T=fAfA=0.110=1N fB=0.230=6NF=8N（2）同理F=11N【例4】将长方形均匀木块锯成如图专题16所示的三部分，其中B、C两部分完全对称，现将三部分拼在一起放在粗糙水平面上，当用与木块左侧垂直的水平向右力F作用时，木块恰能向右匀速运动，且A与B、A与C均无相对滑动，图中的角及F为已知，求A与B之间的压力为多少？【解析】以整体为研究对象，木块平衡得F=f合又因为 mA=2mB=2mC 且动

6、摩擦因数相同，所以 fB=F/4再以B为研究对象，受力如图专题17所示，因B平衡，所以F1=fBsin 即：F1=Fsin/4【点评】本题也可以分别对A、B进行隔离研究，其解答过程相当繁杂能力训练11如图专题18所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧在这过程中下面木块移动的距离为（ ）A. B. C. D. 2如图专题19所示，在两块相同的竖直木板间，有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则左边木板对第一块砖，第二块砖对第

7、三块砖的摩擦力分别为( )A4mg、2mg B2mg、0 C2mg、mg D4mg、mg3如图专题110所示，用轻质绝缘细线把两个带等量异种电荷的小球悬挂起来今将该系统移至与水平方向成300角斜向右上方向的匀强电场中，达到平衡时，表示平衡状态的图可能是（ C ）4如图专题111所示，两只均匀光滑的相同小球，质量均为m，置于半径为R的圆柱形容器，已知小球的半径r(2rR)，则以下说法正确的是( ) 容器底部对球的弹力等于2mg 两球间的弹力大小可能大于、等于或小于mg 容器两壁对球的弹力大小相等 容器壁对球的弹力可能大于、小于或等于2mgA B C D5如图专题112所示，三个物体均静止，F=2

8、N（水平方向），则A与B之间、B与C之间、C与地之间的摩擦力分别为（ ）A0、0、0 B0、1N、1NC0、2N、2N D2N、2N、2N6如图专题113所示，一质量为M的直角劈静止在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，用一平行于斜面的力F作用于A上，使其沿斜面下滑，在A下滑的过程中，地面对劈的摩擦力f及支持力FN是（ ）Af=0，FN=Mg+mg Bf向左，FN(Mg+mg)Cf向右，FNm，第一次用水平力F由左向右推M，物体间的相互作用力为F1，第二次用同样大小的水平力F由右向左推m，物体间的相互作用力为F2，则（ ）AF1F2 BF1=F2 CF1F2，则弹簧的压缩量为（ ）A(

9、F1+F2)/k B(F1-F2)/kC(F1+F2)/2k D(F1-F2)/2k21如图专题141所示，质量为m的物体A叠放在物体B上，物体B的上表面水平，斜面光滑，倾角为，当A随B下滑时，它们保持相对静止，求A对B的压力和摩擦力？22如图专题142所示，质量为M的小木箱与墙壁接触，木箱底面与地面动摩擦因数为，质量为m的光滑小球用弹簧系住，弹簧的另一端系在木箱的左侧，弹簧的劲度系数为k，今用一水平力向左压小球，待小球静止后撤去此力，若要木箱明显离开墙壁，则弹簧的压缩量应不小于 （设弹簧在弹性限度内压缩，木箱与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小球未碰箱壁）23有三个质量分别为5m、3m、2

10、m的小球A、B、C，其中B球带正电Q，其余两球不带电用足够长的无伸长的绝缘细线连接，均置于竖直向下的匀强电场中，场强大小为E如图专题143所示释放A球，让三球由静止落下下落一段时间（球不相碰），此时三球的加速度大小分别为：aA= ，aB= ，aC= 24质量M的木楔静置于粗糙水平地面上，木楔的倾角为有一质量为m的物块由静止开始沿斜面加速下滑物块与木楔间动摩擦因数为在这个过程中木楔相对于地面没有动求地面对木楔的摩擦力的大小和方向？地面对木楔的支持力多大？25（有能力者选做）在粗糙水平面上有一个三角形木块a，质量为m3在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图专题145所示

11、，已知m1m2木块b、c与a之间的动摩擦因数分别为1、2，两个倾角分别为1、2b、c以不同的加速度沿斜面下滑，木块a处于静止，求地面对于三角形木块a的摩擦力及支持力？26两根金属杆ab和cd长度均为L，电阻均为R，质量分别为M和m，Mm，用两根长度和电阻均可忽略不计的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，两导线分别跨绕在一根水平的光滑绝缘杆上，两金属杆ab和cd均处于水平位置，如图专题146所示整个装置处在一个与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感强度为B，若金属杆ab正好在匀速向下运动，求其运动速度V的大小三、物理过程的整体与隔离对于某些由多个过程组合起来的总过程的问题，若不要求解题过程的全部细

12、节，而只是需求出过程的初末状态或者是过程的某一总的特征，则可以把多个过程总合为一个整体过程来处理【例10】一个质量为m，带有电荷为q的小物体可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，场强大小为E，方向沿x正方向，如图专题147所示今小物体以初速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动中受到大小不变的摩擦阻力f作用，且fEq设小物体与墙碰撞时不损失机械能且其电量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程s【解析】由于Eqf，故小物体在任何一个x0的位置，其受力均不可能平衡，则小物体最后静止只可能是靠在墙上，即位于x0处，比较小物体的初末两态，知其动能和电势能都减少了，从能量的转化和守恒关系看，

13、其损失的动能和电势能都是由于小物体在运动中克服摩擦阻力做功而转化成了内能，这一关系为： 【点评】小物体在电场力qE和摩擦力f两力作用下的运动是匀变速运动，其沿x方向运动时为匀减速运动，加速度，沿x方向运动时为匀加速运动加速度若根据匀变速运动的规律，可求得小物体将无限多次的与墙壁相碰，且每次碰墙后反弹离开墙的最远距离将成等比数列减小将这些往返的路程按无穷递减等比数列求和公式求和，可得出本题的答案显然可见，这种详细讨论全过程的每一子过程的解法要比上述的整体法的解法复杂得多【例11】充电后平行板电容器水平放置，如图专题148所示两班间距离5cm，在距下板2cm处有一质量2kg的不带电小球由静止开始下

14、落，小球与下板碰撞时获得210-8C的负电荷，并能反跳到距下板4cm高处，设小球与下板的碰撞无机械能损失，已知上板带电量为+110-6C，试求板间场强E的大小及电容器的电容C【解析】此题看似一道属于二个过程的过程隔离问题，但是由于小球与下板的碰撞无机械能损失，所以可用运动整体法研究小球运动的全过程设小球下落高度h1，上升高度h2，则根据机械能守恒定律，在全过程中qEh2-mg(h2-h1)=0 (V/m)根据 U=Ed=25(V) (F)【点评】看似较复杂的多过程问题，使用整体研究运动过程，而使问题得到了简化【例12】有一电源，其内电阻甚大，但不知其具体数值有两只电压表VA和VB，已知此两表的

15、量程均大于上述电源的电动势，但不知此两电压表的内电阻的大小要求只用这两只电压表和若干导线、开关组成电路，测出此电源的电动势，试说明你的办法 【解析】测量办法如下：设两电压表的内电阻分别为RA和RB电源内电阻为r，电动势为，将两电压表串联以后接于电源两极之间组成如图专题149所示的电路，记下此时两表的读数UA和UB，则UAUBIr由于此时电路中的电流大小为： 故有再将电压表VA单独接于电源两极之间，如图专题150记下此时电压表的示数，令其为UA，则有UAIr 同上有 联立两式，将视为一个未知数消去，即可解得，将实验中测得的UA、UB、UA代入上式，便可解得此电源电动势之值【点评】在解题时，有时根

16、据物理规律列出方程后，出现方程个数少于未知量个数的情况，这便成了不定方程而无法得到确定的解，在这种情况中，如果方程中的几个不是所要求的未知量，在各个方程中以相同的形式出现时，便可把这几个未知量组合当作一个整体量来看待，从而使方程中的未知量减少而把不定方程转化为有确定解的方程例如本题以上的解答中，如仅能列出方程和，则此两方程中有、I、I、r四个未知量，可以说此时还是在“山穷水尽疑无路”的境界，而如果能利用这一转化关系将方程和变形为和，则到达“柳岸花明又一村”之处已是确定无疑的了 能力训练327如图专题151所示，在PN的下方有一场强为E的范围足够大的方向竖直向下的匀强电场，今在PN上方H处有一质

17、量为m，带负电量为q的微粒，由静止自由落下，顺利进入电场qEmg，不计空气阻力，则从粒子开始下落位置到最低点的距离为 28小球以初速度v0从倾角为的斜面低端向上滑行，上滑的最大距离为l，小球的质量为m，则小球滑回到原出发点的动能为 29如图专题152所示，在水平面上有两个物体A和B，质量分别为mA=2kg、mB=1kgA以v0=10m/s的初速度向静止的B运动，与B发生正碰分开后仍沿原来方向运动已知A从开始运动到碰后停止共运动了6s，问碰后B运动了多少时间停止？已知两物体与水平面间的动摩擦因数均为=0.1，g=10m/s2（提示：把A、B看作一个系统，在碰撞时相互作用力等大反向因而对系统的和冲

18、量是抵消的，所以在两物体的运动中，各物体的外力冲量，实际就是各自受到的摩擦力的冲量）30一根对称的“”形玻璃管置于竖直平面内，管所在的空间有竖直方向的匀强电场E，质量为m、带正电量为q的小物体在管内从A点由静止开始运动，且与管壁的动摩擦因数为，管AB长为l，小球在B端与管作用没有能量损失，管与水平面夹角为，如图专题153所示求从A开始，小物体运动的总路程是多少？31从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受的空气阻力恒为它重力的k倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹求：（1）小球第一次与地面相碰后，能够反弹起的最大高度是多少？（2）小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？