理学物理学毕业论文 体法与隔离法在中学物理中的应用

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：理学物理学论文题目：体法与隔离法在中学物理中的应用指导老师：XXX二〇一一年十二月十日中学物理力学中经常会遇到有多个物体相互作用的连接体问题。学生觉得这部分问题处理起来很困难，所以我们在教学时就需要给学生补充一种很重要的方法，即整体法与隔离法。应用整体法或隔离法来解答涉及多个物体组成的系统时，问题就会变得非常容易。一、整体法在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采用整体法不仅可以把几个物体作为整体，还可以把几个物理过程作为一个整体，采用整体

2、法常使问题解答更简便。运用整体法解题的基本步骤：（1）明确研究的系统或运动的全过程。（2）画出系统的受力示意图和运动全过程的示意图。（3）寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。二、隔离法把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法。可以把整个物体隔离成几个部分来处理，还可以对同一个物体，同一过程中不同物理量的变化分别进行处理。采用隔离法能排除与研究对象无关的因素，从而进行有效的处理。如果要计算物体系内部不同部分间的作用力，就必须要取隔离体来研究。运用隔离法解题的基本步骤：（1）明确研究对象或过

3、程、状态，选择隔离对象。选择原则是：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少。（2）将研究对象从系统中隔离出来。（3）对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力示意图或某阶段的运动过程示意图。（4）寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。三、整体法与隔离法的关系整体法与隔离法，不是相互对立的，在一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成。所以，两种方法的取舍，并无绝对界限，必须具体分析，灵活运用。无论哪种方法，均以尽可能避免或减少待求量的出现为原则。四、几种应用类

4、型的典例分析1．整体法在平衡态对象中的应用平衡态对象是指研究对象处于静止或匀速直线运动状态。例如，在粗糙水平面上，有一个三角形木块a，两个粗糙斜面上分别放着质量为m1和m2的两个木块b和c，如图1所示，已知m1＞m2，三木块均处于静止状态，试判断粗糙地面对三角形木块是否有摩擦力？如果有，摩擦力的方向如何？题目中已经明确告知三个物体都处于平衡状态，只需要我们判断地面对三角形木块的摩擦力，所以，最简单的方法就是以三个物体整体为研究对象，此对象受力平衡，水平方向不受力的作用，很容易得出三角形木块不受摩擦力的正确答案。2．整体法在非平衡态对象中

5、应用非平衡态对象是指研究对象有共同的加速度或对象中的某些物体有加速度。例如，如图2所示，物块与斜面体的质量分别为m、M，物块在力F作用下以加速度a向上滑动时，斜面体仍保持静止，斜面倾角为θ。试求地面对斜面体的支持力和摩擦力。本题若用常规方法来求解，解题过程变得很复杂。但如果利用整体法来求解，把物块和斜面体组成的系统进行整体分析，作出受力图，建立坐标轴并将加速度a沿坐标轴分解，将变得非常简单，如图3所示水平方向：Fcosθ－Ff＝max竖直方向：Fsinθ＋FN－（M＋m）g＝may而，ax＝acosθ，ay＝asinθ故，Ff＝（F－m

6、a）cosθ，FN＝（M＋m）g＋（ma－F）sinθ由此可见，用整体法解非平衡态对象问题，同样也可简化解题过程。3．隔离法与整体法的交叉运用例如，如图4所示，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、不可伸长的细绳相连，在某一位置平衡。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相比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力T的变化情况是（）。A．FN不变，T变大B．FN不变，T变小C．FN变大

7、，T变大D．FN变大，T变小选小环P和Q及细绳整体为研究对象，在竖直方向只受重力和支持力FN作用，由于环移动前后系统的重力不变，则FN也不变。再用隔离法取小环Q为研究对象，其受力如图5所示，所以有：Tcosα＝mg。由于P环左移后α变小，因此T也变小。正确答案选B。总之，在实际应用中，隔离法和整体法往往同时交替使用。