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整体法和临界问题分析-学生版
2021-11-25 | 阅:  转:  |  分享 
  










整体法和隔离法广泛应用在受力分析、平衡问题以及今后会学到的牛顿运动定律、动量能量等问题中,是基本的物理解题方法。本讲我们重点解决整体法与隔离法在静力学问题中的应用。

这类问题的关键是解决如何选择合适的研究对象解题。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

整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。

解题过程中,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,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法对于大多数问题,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



如图所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为的四块完全相同的砖,用两个同样大小的水平力压木板,使四块砖均静止不动。求:

⑴木板对第1块砖和第4块砖的摩擦力各多大。

⑵第2块砖和第3块砖之间的摩擦力。

⑶第3块砖和第4块砖之间的摩擦力。

斜面倾角,物体的重力,物体的重力,各接触面均粗糙,两物体无相对运动,一起匀速下滑,试求下图中甲、乙两种情况下,它们所受的弹力和摩擦力的大小。













如图所示,质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接,在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(在地面,在空中),力与水平方向成角。则所受支持力N和摩擦力正确的是

A.

B.

C.

D.如图所示,用完全相同的轻弹簧将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧与竖直方向的夹角为,弹簧水平,则弹簧的伸长量之比为



A.B.C.D.

如图所示,两相同轻质硬杆、可绕其两端垂直纸面的水平轴、、转动,在点悬挂一重物,将两相同木块紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。表示木块与挡板间摩擦力的大小,表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且、始终等高,则

















A.变小B.不变C.变小D.变大

有一个直角支架,水平放置,表面粗糙,竖直向下,表面光滑,上套有小环,上套有小环,两环质量均为,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。现将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,杆对环的支持力和细绳上的拉力的变化情况是

A.不变,变大B.不变,变小

C.变大,变大D.变大,变小

“叠罗汉是一种高难度的杂技。由六人叠成的三层静态造型如图所示,假设每个人的质量均为,下面五人弯腰后背部呈水平状态,则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为重力加速度为

A.B.

C.D.





如图,有四块相同的坚固石块垒成弧形的石拱,石块,每块石块的两个面间所夹的圆心角为、块固定在地面上假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第第石块间的作用力大小为

A.B.C.D.





1.临界问题与极值问题

临界状态是指一种物理现象转变为另一种物理现象,或者一个物理过程转变为另一个物理过程的转折状态;也可以将其理解为恰好出现或者恰好不出现某种现象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要变化的状态,涉及临界状态的问题叫临界问题。

极值问题是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出现的最大值或者最小值问题。(如果不受附加条件的限制,则为简单极值;如果附加条件限制,则为条件极值问题。)

物体平衡时的临界和极值问题是对静力学知识(正交分解法、受力分析方法、平衡问题处理方法等)及数学知识的综合。

2.解决临界问题

解决临界问题的关键是找到临界条件,如“恰好出现”、“恰好不出现”、“刚好”、“至少”等。其基本思维方法是假设推理法。即先假设这样,然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。

3.解析法:根据物体的平衡条件列方程,在解方程时采用数学知识求极值二次函数极值、极值、分式极值、三角函数极值以及几何极值

⑵图解法:根据物体的平衡条件作出力的矢量图,然后根据图进行动态分析,确定最大值和最小值。这种方法比较简便,而且很直观。







如图所示,和两轻绳共同悬挂一质量为的物体,若保持绳的方向不变,与竖直向上方向的夹角为,改变绳的方向,求:

⑴物体能达到平衡时,角的取值范围。

⑵在的范围内,绳上拉力的最大值和最小值。























木箱重为,与地面间的动摩擦因数为,用斜向上的力拉木箱使之沿水平地面匀速前进,如图所示,问角为何值时拉力最小?这个最小值为多大?















如图所示,细绳与竖直墙夹角为,轻杆与竖直墙夹角为,杆可绕自由转动,若细绳承受的最大拉力为,转杆能承受的最大压力为,则在点最多能挂多重的物体?



如图所示,能承受最大拉力为的细绳与竖直方向成角,能承受最大拉力为的细绳水平,细绳能承受足够大的拉力,为使均不被拉断,下端所悬挂物体的最大重力是多少

















如图所示,两个完全相同的重为的球,两球与水平地面间的动摩擦因数都是,一根轻绳两端固接在两个球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为。问当至少多大时,两球将发生滑动?









如图所示,小球质量为,用两根轻绳系好后,将绳固定在竖直的力,使小球平衡时,两绳均伸直且夹角则的大小应满足什么条件



































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第6讲整体法与临界问题



6.1整体法









知识点睛









例题精讲









直通高考









6.2临界与极值问题



知识点睛









例题精讲

























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(本文系奇齐乖怪原创)