高三物理第一輪復習 第三章 第二單元 第3課時 整體法與隔離法 臨界問題課件 必修1

1、第二單元　 牛頓運動定律的應用第3課時　 整體法與隔離法 臨界問題,必修1　 第三章　力與運動,,基礎(chǔ)回顧,考點一　 基本概念和特征,1．連接體(1)連接體與隔離體：________物體相互連接組成的物體系統(tǒng)稱為連接體，如果把其中________物體隔離出來，該物體即為隔離體．(2)外力和內(nèi)力：如果以系統(tǒng)為研究對象，受到________的力，這些力就是該系統(tǒng)受到的外力，而系統(tǒng)內(nèi)______

2、__則稱為內(nèi)力．應用牛頓第二定律求系統(tǒng)的加速度時，不考慮系統(tǒng)的______．如果把某物體隔離出來作為研究對象，則這些力將轉(zhuǎn)化為隔離體的______．,2．整體法含義：所謂整體法就是指對物理問題的整個系統(tǒng)或________進行研究的方法．3．隔離法含義：所謂隔離法就是指對物理問題的某些研究對象或________、______從系統(tǒng)或全過程中隔離出來進行研究的方法．答案：1.(1)兩個或兩個以上　某個　(2)系統(tǒng)以外　相互作用的力　

3、內(nèi)力　外力　2.整個過程　3.某些過程　狀態(tài),要點深化,1．應用整體法的幾種情況(1)當只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的力和運動時，可整體分析對象．(2)當可采用多種方法解題時，可整體優(yōu)化解題方法．2．應用隔離法的幾種情況(1)求解物體間的相互作用時．(2)運用適用于單個或可視為單個物體的物理規(guī)律(如牛頓運動定律、動能定理)解題時．,3．運用隔離法和整體法解題的技巧對于一系列物體，可以把其中“幾個物體”看成一個小整體，

4、“另外幾個物體”也看成一個小整體，對兩個小整體單獨作受力分析、解答．這就是隔離法和整體法的整合．,基礎(chǔ)回顧,考點二　 臨界與極值問題,在應用牛頓運動定律解決動力學問題中，當物體運動的加速度不同時，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語的，往往會有______現(xiàn)象，此時要采用假設(shè)或______法，看物體在不同的加速度時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，盡快找出______條件，求解臨界值．答案：臨界　極限　

5、臨界,要點深化,1．假設(shè)或極限法分為三種類型：定性分析、定量分析和綜合分析(1)定性分析：利用假設(shè)或極限法進行定性分析，可使問題迅速得到解答．(2)定量計算：在物理解題，特別是解答選擇題時，采用假設(shè)或極限法，選擇適當?shù)臉O限值——最大值、最小值、零值、無限大值以及臨界值等代入備選答案，會使解題收到意想不到的簡化效果．(3)綜合分析：對于綜合性較強的題目，由于其隱含條件較深，或者隱含條件是應該熟悉的臨界條件或者是重要的規(guī)律和結(jié)論時，再

6、用假設(shè)或極限法分析，就必須將定性分析與,定量分析有機結(jié)合起來，靈活地運用物理知識和數(shù)學知識，才能“準而快”地對問題作出回答. 2．尋找臨界條件、解決臨界問題的基本思路(1)認真審題，詳盡分析問題中變化的過程，(包括分析整體過程中有幾個階段)；(2)尋找過程中變化的物理量(自變量與因變量)；(3)探索因變量隨自變量變化時的變化規(guī)律，要特別注意相關(guān)物理量的變化情況；(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系．顯然分析變化過程

7、，確定因變量隨自變量變化的規(guī)律，是解決問題的關(guān)鍵．,,,題型一　運用整體法與隔離法解題必須弄清牛頓第二定律 的同體性,牛頓第二定律所指的加速度與合外力和質(zhì)量都是同屬一個物體的，所以，運用整體法與隔離法解題時一定要把研究對象確定好，把研究對象全過程的受力情況都搞清楚．,一人站在吊臺上，用如圖所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來．圖中跨過定滑輪的兩段繩都認為是豎直的且不計摩擦．吊臺的質(zhì)量為m＝15 kg，

8、人的質(zhì)量為M＝55 kg，起動時吊臺向上的加速度是a＝0.2 m/s2，這時人對吊臺的壓力(g＝9.8 m/s2)：,A．大小為700 N，方向豎直向上B．大小為350 N，方向豎直向上C．大小為200 N，方向豎直向下D．大小為204 N，方向豎直向下,解析：選人和吊臺組成的系統(tǒng)為研究對象，受力如圖(a)所示，F(xiàn)為繩的拉力．由牛頓第二定律有：2F－(M＋m)g＝(M＋m)a則拉力大小為：F＝

9、 ＝350 N,再選人為研究對象，受力情況如圖(b)所示，其中FN是吊臺對人的支持力．由牛頓第二定律得：F＋FN－Mg＝Ma，故FN＝M(a＋g)－F＝200 N.,由牛頓第三定律知，人對吊臺的壓力與吊臺對人的支持力大小相等，方向相反，因此人對吊臺的壓力大小為200 N，方向豎直向下．答案：C,題型訓練,1．如圖所示，不計繩的質(zhì)量及繩與滑輪的摩擦，物體A的質(zhì)量為M，水平面光滑，當在繩B端掛一質(zhì)量為m的重物時，物體A的

10、加速度為a1.當在B端施以F＝mg的豎直向下的拉力作用時，A的加速度為a2.則a1與a2的大小關(guān)系是(　　),A．a(chǎn)1＝a2　　　　　　　B．a(chǎn)1＞a2C．a(chǎn)1＜a2 D．無法確定,解析：在B端掛重物時，重物和物體A一樣都具有質(zhì)量，它們具有了相同大小的加速度，即重物的重力mg將作為物體A和重物本身產(chǎn)生加速度的外力，由整體法和牛頓第二定律得a1＝ ；在B端施

11、以F＝mg的拉力作用時，拉力者提供給了物體A足夠的拉力F，而本身所具有的加速度就與物體A的加速度相等，即a2＝ .所以a1＜a2，C正確．答案：C,,題型二　 運用整體法與隔離法解題必須總結(jié)“習題定律”,利用物理知識解決每一個物理習題之后，要注意對結(jié)果進行分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)答案中存在的“特殊格式”，以利于套與其他相類似的習題，快速解答類型題．因此，這些由解題得到具有規(guī)律性的習題結(jié)論稱為“習題原理”．運用整體法與隔離法解題之

12、后可以總結(jié)出一些“習題原理”．,用質(zhì)量為m、長度為L的繩沿著光滑水平面拉動質(zhì)量為M的物體，在繩的一端所施加的水平拉力為F，如圖所示，求：(1)物體與繩的加速度；(2)繩中各處張力的大小．(假定繩的質(zhì)量分布均勻，下垂度可忽略不計),解析：(1)以物體和繩整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：a＝ .,(2),以物體和靠近物體長度為x的繩為研究對象，則其質(zhì)量為m，如圖所示．根據(jù)牛頓第二定律可得：Fx＝(M＋m

13、 )a＝(M＋ x) .答案：(1) ；(2)(M＋ x)點評：本題說明離作用力越遠，繩子的張力越小的規(guī)律．,題型訓練,五個質(zhì)量相等的物體置于光滑的水平面上，如圖所示．現(xiàn)向右施加大小為F、方向向右的水平恒力，則第3個物體對第4個物體的作用力等于(　　),A. F B. FC. F

14、 D. F,解析：把1、2和3看作一個小整體，4和5看作另一個小整體，對4和5這個小整體做受力分析知它們僅受1、2和3小整體的力的作用，這個作用力也就是第3個物體對第4個物體的作用力F34.設(shè)每個物體的質(zhì)量為m.根據(jù)牛頓第二定律，有：F34＝2ma＝2m· ＝ F從1物體依次往后推，每兩個物體間的作用力分別為： F、 F、 F、 F.答案：B,,題型三　運用整體法與隔離法解題必須學會分析臨

15、界問題,相互接觸的物體間可能存在彈力相互作用，但是，如果施加于物體的外力是變力，物體接觸面間的彈力一般會發(fā)生變化，在接觸面間彈力變?yōu)榱銜r，物體將要分離．抓住相互接觸物體分離的這一條件，就可順利解答相關(guān)問題．下面舉例說明：,如圖所示，,質(zhì)量分別為mA＝1 kg和mB ＝2 kg的A、B兩物塊并排放在光滑水平面上，A受到向右推力FA＝9－2t(N)作用，B受到向右拉力FB＝2t(N)作用．從t＝ 0開始計時，則(　　),A．當t＝3 s時，

16、A、B開始分離B．當t＝4.5 s時，A、B開始分離C．A、B分離之前整體做加速度相同的勻加速直線運動D．A、B分離之后A、B各做加速度不同的勻加速直線運動,解析：A、B分離之前，對于A、B整體，根據(jù)牛頓第二定律有：a＝ ＝ ＝3 m/s2設(shè)A、B間的作用為f，以B為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：f＋FB＝mBa,解得f＝6－2t(N)當t＝3 s時f＝0，A、B兩物體

17、開始分離．此后A做加速度逐漸減小的加速運動，當t＝4.5 s時A物體的加速度為零而速度不為零．t＞4.5 s后，A所受合外力反向，即做減速運動．B一直做加速度逐漸增大的加速運動．答案：AC點評：不能以物體所受的合外力為零來判斷接觸物體的分離．要以接觸物體在加速運動狀態(tài)下接觸面間的力為零為判斷根據(jù)．本題也可先分別求兩個物體的加速度，再討論前面物體的加速度大于或等于后面物體的加速度時雙方開展分離，從而求出時間的極限．,題型訓練,3．如

18、圖所示，質(zhì)量為m的滑塊在光滑斜面體上并用繩拴著，斜面傾角為θ，斜面體質(zhì)量為M，斜面體置于光滑水平面上，為了使滑塊不離開斜面，作用于斜面體上水平向左的拉力F可能(　　)A．大于(M＋m)gcotθ B．等于(M＋m)g cot θC．小于(M＋m)gcot θ D．無法確定,解析：以滑塊為研究對象，滑塊不離開斜面的臨界條件是：滑塊仍與斜面接觸，但滑塊與斜面間的接觸力為零，只受重力和繩子的拉力，如右圖所示．設(shè)滑塊向左的加速度a.根

19、據(jù)牛頓第二定律，有：mgcot θ＝ma 解得：a＝gcot θ以滑塊和斜面體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律，有：F＝(M＋m)a,即滑塊不離開斜面，作用于斜面體上的水平向左的拉力F≤(M＋m)gcot θ.答案：BC,,,,警示　　 錯用平衡狀態(tài)解加速狀態(tài)中的彈簧伸長問題,如圖所示，一彈簧秤秤盤Q的質(zhì)量m＝1.5 kg，盤上放一質(zhì)量為M＝10.5 kg的物體P，彈簧質(zhì)量不計，其勁度系數(shù)k＝800 N/m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)

20、給P施加一個豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速直線運動已知在最初0.2 s內(nèi)F是變化的，在0.2 s后是恒定的．求在0.2 s內(nèi)的加速度？(g取10 m/s2),錯解：初始狀態(tài)未加力F時，設(shè)彈簧的壓縮量x0，根據(jù)平衡條件有：kx0＝(m＋M)g代入數(shù)據(jù)解得：x0＝0.15 m對Q，此時它受到的力為自身的重力mg和彈簧對其向上的彈力kx1，根據(jù)平衡條件有：kx1＝mg解得：x1＝0.01875 m由運動學知識有：x0－

21、x1＝ at2代入已知數(shù)據(jù)解得：a＝6.56 m/s2,分析糾錯：這樣的解答忽視了物體P與盤Q在分離之前都一起做勻加速運動的情況，造成錯解．正確的解答是：初始狀態(tài)未加力F時，設(shè)彈簧的壓縮量x0，根據(jù)平衡條件有：kx0＝(m＋M)g 代入數(shù)據(jù)解得：x0＝0.15 m加力F后，隨著P與Q的不斷上升，彈簧的彈力減小，P與Q之間的壓力也減小，在壓力為零時，雙方開始分離，F(xiàn)開始為恒力．設(shè)此時彈簧的壓縮量為x1，對盤Q，根據(jù)牛