高中物理竞赛经典方法 2.隔离法

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1、高中物理竞赛经典方法大全二、隔离法方法简介隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来，然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况，从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解。隔离法在求解物理问题时，是一种非常重要的方法，学好隔离法，对分析物理现象、物理规律大有益处。赛题精讲例1：两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图2—1所示，如果它们分别受到水平推力F1和F2作用，且F1＞F2，则物体1施于物体2的作用力的大小为（）A．F1B．F2C．D．解析：要求物体1和2之间的作用力，必须把其中一个隔离出来分析。先以整体为研究对象，根据牛顿第二定

2、律：F1－F2=2ma①再以物体2为研究对象，有N－F2=ma②解①、②两式可得N=，所以应选C例2：如图2—2在光滑的水平桌面上放一物体A，A上再放一物体B，A、B间有摩擦。施加一水平力F于B，使它相对于桌面向右运动，这时物体A相对于桌面（）A．向左动B．向右动C．不动D．运动，但运动方向不能判断解析：A的运动有两种可能，可根据隔离法分析设AB一起运动，则：a=AB之间的最大静摩擦力：fm=μmBg以A为研究对象：若fm≥mAa，即：μ≥F时，AB一起向右运动。若μ＜F，则A向右运动，但比B要慢，所以应选B例3：如图2—3所示，已知物块A、B的质量分别为m1

3、、m2，A、B间的摩擦因数为μ1，A与地面之间的摩擦因数为μ2，在水平力F的推动下，要使A、B一起运动而B不至下滑，力F至少为多大？解析：B受到A向前的压力N，要想B不下滑，需满足的临界条件是：μ1N=隔离法第13页（共13页）高中物理竞赛经典方法大全m2g。设B不下滑时，A、B的加速度为a，以B为研究对象，用隔离法分析，B受到重力，A对B的摩擦力、A对B向前的压力N，如图2—3甲所示，要想B不下滑，需满足：μ1N≥m2g，即：μ1m2a≥m2g，所以加速度至少为a=再用整体法研究A、B，根据牛顿第二定律，有：F—μ2(m1+m2)g=(m1+m2)g=(m1

4、+m2)a所以推力至少为：F=(m1+m2)(+μ2)g例4：如图2—4所示，用轻质细绳连接的A和B两个物体，沿着倾角为α的斜面匀速下滑，问A与B之间的细绳上有弹力吗？解析：弹力产生在直接接触并发生了形变的物体之间，现在细绳有无形变无法确定。所以从产生原因上分析弹力是否存在就不行了，应结合物体的运动情况来分析。隔离A和B，受力分析如图2—4甲所示，设弹力T存在，将各力正交分解，由于两物体匀速下滑，处于平衡状态，所以有：mgAsinα=T+fA①mgBsinα+T=fB②设两物体与斜面间动摩擦因数分别为μA、μB，，则：fA=μANA=μAmAgcosα③fB=

5、μBNB=μBmBgcosα④由以上①②③④可解得：T=mAg(sinα—μAcosα)和T=mBg(μBcosα—sinα)若T=0，应有：μA=tanα，μB=tanα由此可见，当μA=μB时，绳子上的弹力T为零。若μA≠μB，绳子上一定有弹力吗？我们知道绳子只能产生拉力。当弹力存在时，应有：T＞0，即：μA＜tanα，μB＞tanα所以只有当μA＜μB时绳子上才有弹力。例5：如图2—5所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和B的

6、不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮的质量都不计）解析：在水平力F作用下，若A和B能相对于C静止，则它们对地必有相同的水平加速度。而A在绳的张力作用下只能产生水平向右的加速度，这就决定了F只能水平向右，可用整体法来求，而求张力必须用隔离法。隔离法第13页（共13页）高中物理竞赛经典方法大全取物体系为研究对象，以地为参考系，受重力(mA+mB+mC)g，推力F和地面的弹力N，如图2—5甲所示，设对地的加速度为a，则有：F=(mA+mB+mC)a①隔离B，以地为参考系，受重力mBg、张力T、C对B的弹力NB，应满足：NB=mBa，绳子的张力T=m

7、Bg②隔离A，以地为参考系，受重力mAg，绳的张力T，C的弹力NA，应满足；NA=mAg③T=mAa④当绳和滑轮的质量以及摩擦都不计时，由②、④两式解出加速度：a=g代入①式可得：F=例6：如图2—6所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体质量为m，当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了L，今向下拉盘，使弹簧再伸长ΔL后停止。然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于（）A．(1+)mgB．(1+)(m+m0)gC．mgD．(m+m0)g解析：确定物体m的加速度可用整体法，确定盘对物体的支持力需用隔离法

8、。选整体为研究对象，在没有向下拉盘时有