“整體法受力分析”在解決力學(xué)題目中的靈活應(yīng)用

周 朋

(江蘇省黃橋中學(xué)，江蘇 泰州 225411)

“整體法受力分析”在解決力學(xué)題目中的靈活應(yīng)用

周 朋

(江蘇省黃橋中學(xué)，江蘇 泰州 225411)

對(duì)物體受力分析是高中物理的基本技能，把兩個(gè)物體或幾個(gè)物體的系統(tǒng)看成一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，是受力分析中的一個(gè)難點(diǎn)，也是高考的必考內(nèi)容之一.文章就三種情況探討如何靈活應(yīng)用整體法受力分析.

整體法；受力分析；平衡

力學(xué)是高中物理學(xué)科主要內(nèi)容之一.學(xué)生學(xué)會(huì)分析解決力學(xué)問題是學(xué)好物理的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)物理思維的必經(jīng)之路.受力分析又是高中物理力學(xué)部分的一個(gè)基本知識(shí)技能，也是高考重點(diǎn)考查的基本技能之一，本文筆者對(duì)“整體法受力分析”在解決力學(xué)問題中的應(yīng)用進(jìn)行一些探討.

一、整體中各個(gè)物體受力平衡，則整體受力也平衡

1.當(dāng)兩個(gè)或幾個(gè)在一起的物體都是靜止的，我們通常可以把這幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)看成一個(gè)整體，且整體也是靜止的.

題1 一球A夾在豎直墻與三角劈B的斜面之間，如圖1所示，三角形劈的重力為G，劈的底部與水平地面間的摩擦因數(shù)為μ，劈的斜面與豎直墻面是光滑的，問欲使三角劈靜止不動(dòng)，球的重力不能超過多大？(設(shè)地面劈的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)

解析 球A與三角劈B都是靜止的，我們可以把A、B看成一個(gè)整體，對(duì)整體受力分析，水平方向上豎直墻對(duì)球A的彈力NA與地面對(duì)B摩擦力fB是一對(duì)平衡力，豎直方向上地面對(duì)B的支持力NB與AB整體的重力(GA+GB)是一對(duì)平衡力，則地面對(duì)劈的最大靜摩擦力fm=μ(GA+GB).接著隔離球A，對(duì)球A單獨(dú)受力求出豎直墻對(duì)球A的彈力NA與球A重力之間的關(guān)系，這樣題目就很容易解答了.

2.當(dāng)系統(tǒng)中的一個(gè)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其它物體是靜止的，由于系統(tǒng)中各個(gè)物體都是受力平衡的，當(dāng)把這個(gè)系統(tǒng)看成一個(gè)整體時(shí)，其整體也一定是受力平衡的.

題2 質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平面上，有一個(gè)質(zhì)量為m的等邊三棱柱在斜面體上沿斜面勻速下滑，如圖2所示．已知三棱柱與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，斜面的傾角為30°，求地面對(duì)斜面的支持力與摩擦力的大小?

解析 做勻速直線運(yùn)動(dòng)的三棱柱m受力情況和靜止在斜面上的受力情況是一致的，當(dāng)我們把兩者看成一個(gè)整體時(shí)，整體的受力時(shí)平衡的.對(duì)三棱柱和斜面體組成的整體受力，豎直方向：N地=(M+m)g；水平方向：地面對(duì)斜劈沒有摩擦力.

二、整體中各個(gè)物體具有大小相等的加速度，則整體所受的合外力在各個(gè)物體上按質(zhì)量分配

題3 一斜劈，在力F推動(dòng)下在光滑的水平面上向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且斜劈上有一木塊與斜面保持相對(duì)靜止，如圖3所示，已知斜劈的質(zhì)量為M，木塊的質(zhì)量為m，求斜面對(duì)木塊作用力的大小.

三、整體中個(gè)別物體有加速度，則整體受力局部響應(yīng)

兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，其中一個(gè)物體是靜止，另一個(gè)物體做加速運(yùn)動(dòng).如果我們把這個(gè)系統(tǒng)看成一個(gè)整體，筆者把這種情況叫做整體受力局部響應(yīng).

題4 如圖4所示，水平地面上有一傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體，斜面體上有一質(zhì)量為m的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，此過程中斜面體沒有動(dòng)，求地面對(duì)斜面體的支持力F”N與摩擦力f的大小.

解析 把物塊和斜面體組成的系統(tǒng)看成一個(gè)整體，由于整體的受力只在水平方向和豎直方向，為了解題方便，將物塊的加速度a沿水平方向與豎直方向進(jìn)行分解(如圖5).

對(duì)物塊與斜面體整體在豎直方向上由牛頓第二定律有(M+m)g-FN=masinθ.在水平方向上由牛頓第二定律有f=macosθ，解得：FN=(M+m)g-masinθ，f=macosθ.

整體法受力能使解題變得簡(jiǎn)潔明了，但學(xué)生遇到題目時(shí)什么時(shí)候運(yùn)用整體法，什么情況需要和隔離法聯(lián)合運(yùn)用，如何選擇研究對(duì)象，這就要對(duì)整體法受力分析的本質(zhì)有清楚的認(rèn)識(shí).

[1]任德鑫,崔玉林. 高中物理教學(xué)中關(guān)于使用整體法進(jìn)行受力分析的探討[J]. 物理教學(xué),2016(08):6-8.

[2]余敏. 淺析高中物理受力分析整體法與間隔法[J]. 中學(xué)生數(shù)理化(學(xué)習(xí)研究),2017(02):24-25.

[責(zé)任編輯：閆久毅]

2017-06-01

周朋(1981-)男，漢，江蘇泰興人，本科，中學(xué)二級(jí)，從事高中物理教學(xué)研究.

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