高三物理備考方略

1、高三物理備考方略,隔離法與整體法,隔離法與整體法,[專題簡(jiǎn)述] 整體法和隔離法的區(qū)別在于選取的研究對(duì)象不同。在研究任何物理問題時(shí)，我首先必須明確研究對(duì)象，而選擇研究對(duì)象時(shí)就有整體法和隔離法之分。如能正確、靈活運(yùn)用整體法和隔離法，解題就會(huì)輕松自如。,高三物理專題復(fù)習(xí),什么是整體法？什么情況下可用整體法？,如果由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)具有相同的加速度，一般可用整體法求加速度。（但整體法不能求出系統(tǒng)內(nèi)力）如果求解的物理問題僅涉及某過程的始末兩狀

2、態(tài)，一般可以把整個(gè)過程作為研究對(duì)象用整體法求解。（但整體法不能求出此過程中間的狀態(tài)量）,整體法就是對(duì)物理問題的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過程進(jìn)行研究的方法。,什么是隔離法？什么情況下可用隔離法？,隔離法就是把某個(gè)物體從系統(tǒng)中分離出來（或把某個(gè)過程從整個(gè)過程中分離出來）的方法。,如果求解對(duì)象是系統(tǒng)的內(nèi)力，一般要用隔離法把某一物體從系統(tǒng)中分離出來。如果求解對(duì)象是某一過程中間的狀態(tài)量，一般要把此狀態(tài)從這一過程 中分離出來。,例1 如圖1-1所示：小車沿

3、傾角為θ的光滑斜面滑下，在小車的水平臺(tái)面上有一質(zhì)量為M的木塊和小車保持相對(duì)靜止，求： （1）小車下滑時(shí)木塊所受的摩擦力。 （2）小車下滑時(shí)木塊所受的彈力。,審題：這里由于木塊與小車在運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)靜止，它們具有相同的加速度，所以先采用整體分析法，求出木塊和小車這個(gè)系統(tǒng)的整體加速度，a=gsinθ，這樣M的加速度就求出。由于木塊所受的彈力和摩擦力對(duì)小車和木塊這個(gè)系統(tǒng)來說是內(nèi)力，所以必須將木塊

4、從系統(tǒng)中隔離出來分析。,思路點(diǎn)撥與技巧訓(xùn)練,可見解題時(shí)合理選取坐標(biāo)軸會(huì)給解題帶來方便。,先畫出木塊的受力圖和加速度的方向。,為了解題方便，本題應(yīng)將加速度分解。,假如按習(xí)慣把重力、彈力、摩擦力分解，問題就復(fù)雜得多。 mgsinθ+fcosθ－Nsinθ=ma mgcosθ－Ncosθ－fsinθ=0,則 f=max =mgsinθcosθ mg-N=may

5、 N=mg-mgsinθsinθ N =mg(1-sin2θ),例2,如圖1-2所示，小球A和B的質(zhì)量分別為m1和m2，帶電量分別為+q和-q，用兩根絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點(diǎn)并靜止?，F(xiàn)突然出現(xiàn)一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)是E。問：兩球再次靜止時(shí)上端的細(xì)線對(duì)A球的拉力是多大？,,,,,,,,,,,,A,B,+q,-q,O,圖1-2,,,,,,,,,,審題,為求上端細(xì)線對(duì)A的拉力，可以把A作為研究對(duì)象。但A所受的五個(gè)力中

6、有三個(gè)力未知。所以研究A不是明智的選擇。如果研究B，也有兩個(gè)力未知，比較困難。本題用整體法是最佳選擇，因?yàn)榘袮和B作為整體研究時(shí)，AB之間線的拉力和庫(kù)侖力對(duì)整體而言是內(nèi)力，不必考慮。,那么A上端細(xì)線對(duì)A的拉力方向如何？大小又是多少呢？,下面的選擇題大家一定很熟悉：甲圖所示的兩小球靜止，對(duì)兩球分別作用與水平面成30°的 等大反向的外力，再次靜止時(shí)乙圖中哪張正確？,整體的受力圖如右邊：,技能訓(xùn)練與思路拓展,例3,有三根長(zhǎng)度皆為l＝

7、1.00 m的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的 O點(diǎn)，另一端分別掛有質(zhì)量皆為m＝1.00×10－2 kg的帶電小球A和B，它們的電量分別為一q和＋q，q＝1.00×10－7C。A、B之間用第三根線連接起來?？臻g中存在大小為E＝1.00×106N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí) A、B球的位置如圖所示?，F(xiàn)將O、B之間的線燒斷，由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。求最后兩

8、球的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和與燒斷前相比改變了多少。（不計(jì)兩帶電小球間相互作用的靜電力）,由此可知，A、B球重新達(dá)到平衡的位置如右圖所示。與原來位置相比，A球的重力勢(shì)能減少了EA＝mgl（1－sin60°） B球的重力勢(shì)能減少了EB＝mgl（1－sin60°＋cos45°） A球的電勢(shì)能增加了WA＝qElcos60°

9、 B球的電勢(shì)能減少了WB＝qEl（sin45°－sin30°） 兩種勢(shì)能總和減少了W＝WB－WA＋EA＋EB 代入數(shù)據(jù)解得W＝6.8×10－2J,,解,例4,如圖1-3所示：底座A上裝有長(zhǎng)為0.5m的直立桿，底座與桿總質(zhì)量為0.2kg，桿上套有質(zhì)量為0.05kg的小環(huán)B，它與桿有摩擦。若環(huán)從桿的下端以4m/s的初速度向上飛時(shí)恰能到

10、達(dá)桿頂。求 （1）在環(huán)升起的過程中底座對(duì)地面的壓力。 （2）小環(huán)從桿頂落回底 座需要多少時(shí)間。,思路點(diǎn)撥與解題規(guī)范訓(xùn)練,選擇研究對(duì)象：因?yàn)锳與B的加速度不同，本題宜用隔離法。解：先研究B,畫B的受力圖。,,,,vt2-v02=2as a=16m/s2 G+Ff=ma Ff=m(a - g)=0.3N,再研究A 畫A的受力圖。,Fn+Ff=Ga Fn=1.7N 。環(huán)下落時(shí)摩擦力向上，

11、 a2 = 4m/s2 t=0.5s,例5,如圖1-4所示，三個(gè)物體質(zhì)量分別為m1、m2、m3，帶有滑輪的物體m3放在光滑的水平面上，不計(jì)一切摩擦，不計(jì)滑輪和繩子的質(zhì)量。為使三物體不相對(duì)滑動(dòng)，水平推力F應(yīng)為多少？,思路點(diǎn)撥與解題規(guī)范訓(xùn)練,因三物體加速度相同，本題可用整體法。解： 研究整體 F=（m1+m2+m3)a,為求a再研究m1： m1的受力圖如右。,T= m1 a 為求T研究m2

12、 T= m2g,故a= m2 g/ m1 F=（m1+m2+m3)a F =（m1+m2+m3) m2 g/ m1,例6,如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的平盤，盤中有一質(zhì)量為m的物體。當(dāng)盤靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度比自然長(zhǎng)度伸長(zhǎng)了L，今向下拉盤使彈簧再伸長(zhǎng)ΔL后停止，然后放手松開。設(shè)彈簧總處在彈性限度內(nèi)，則剛松手時(shí)盤對(duì)物體的支持力等于多少？,思路點(diǎn)撥,盤靜止時(shí)K

13、L=（M+m)g,放手時(shí)先研究整體K(L+ Δ L) -（M+m)g= （M+m)a,再研究盤中物體m N-mg=ma N=mg(L+ Δ L)/L,例7,烏魯木齊市達(dá)板城地區(qū)風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)四張葉片總共的有效迎風(fēng)面積為S，空氣密度為ρ，平均風(fēng)速為V，設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率 （風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的百分比）為η，問每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均功率是多少？,審題：本題的主要困難是確定研究對(duì)象。,在連續(xù)的空氣中隔離出一段圓柱形空氣。,它

14、的長(zhǎng)為L(zhǎng)=Vt，體積為 S Vt，質(zhì)量為ρ S Vt,EK= ρ S VtV2/2P= η ρ S V3/2,例8,已知火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力F等于火箭在單位時(shí)間內(nèi)噴出的推進(jìn)劑的質(zhì)量J與推進(jìn)劑速度的乘積，即F=Jv。質(zhì)子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的推進(jìn)劑是質(zhì)子，這種發(fā)動(dòng)機(jī)用于外層空間中產(chǎn)生小的推力來糾正衛(wèi)星的軌道或姿態(tài)。設(shè)一臺(tái)質(zhì)子發(fā)動(dòng)機(jī)噴出質(zhì)子流的電流I=1A，用于加速度質(zhì)子的電壓U=5×104V，試求該發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F，已知質(zhì)

15、子的質(zhì)量是m=1.6×10-27kg，電量為e=1.6×10-19C。,思路點(diǎn)撥,在反沖的質(zhì)子束中隔離出一圓柱形質(zhì)子流（右圖示）,柱內(nèi)質(zhì)子總質(zhì)量M=VtSnm,I=nSVe VSn=I/e,M=tmI/e J=M/t=mI/e,mv2/2=Ue V=,F= JV=I,F=0.032N,習(xí)題一,如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平為Fb＝5N、Fc＝10N分別作用于物體b、c上，a、b和c仍保持

16、靜止。以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小，則 A f1＝5N，f2＝0，f3＝5NB f1＝5N，f2＝5N，f3＝0C f1＝0，f2＝5N，f3＝5ND f1＝0，f2＝10N，f3＝5N,為求a與b間的摩擦力用隔離法研究a,f1=0.為求b與c間的摩擦力用隔離法研究ab,f2=5N。為求c與桌面間的摩擦力用整體法研究abc,f3=5N,習(xí)題二,右示圖中人的質(zhì)量為50kg，

17、直桿的質(zhì)量為100kg，人與桿均靜止。若系桿的繩斷了，人為了保持自已的高度不變，必須使桿具有多大的加速度？,,,想一想,本題用整體法還是隔離法？ 先研究誰？,畫人的受力圖如右。 F=m1g,再畫桿的受力。F'+m2g=m2a 就得正確答案為 a=15m/s2,習(xí)題三,質(zhì)量為M的人抓住長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩，讓繩子系住質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球通過最高點(diǎn)時(shí)它的速率為V，問此時(shí)地面對(duì)人的支持多 大？**,審

18、題 本題中人與球加速度不同，宜用隔離法。先研究誰？,畫出球的受力圖和加速度的方向，T+mg=ma=mV2/L T=m(V2/L-g),再研究人，畫人的受力圖，N+T'=Mg N=Mg-m(v2/L-g)=（M+m)g-mv2/L,習(xí)題四,右示圖中水平面光滑，彈簧倔強(qiáng)系數(shù)為K，彈簧振子的振幅為A，振子的最大速度為V，當(dāng)木塊M在最大位移時(shí)把m無初速地放在M的上面，則 （1）要保持M與m在一起振動(dòng)二

19、者間的最大靜摩擦力至小要多大？ （2）二者一起振動(dòng) 時(shí)經(jīng)過平衡位置 時(shí)的速度是多大？振幅又是多少？,思路點(diǎn)撥,（1）研究M 與m組成的整體。KA=（M+ m）am ， a m =KA/(M+ m)再研究m ，是靜摩擦力作為回復(fù)力。 fm= ma m =KA m/(M+ m) （2）根據(jù)機(jī)械能守恒，,,振幅仍為A,習(xí)題五,1997年5月，我國(guó)生產(chǎn)的超高壓數(shù)控萬能水切割機(jī)，以其神奇的切割性能在北

20、京舉行的第五屆國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上引起轟動(dòng)。它能切割40mm厚的鋼板、50mm厚的大理石板。水刀就是將普通的水加壓，使其從口徑為0.2mm的噴嘴中以800m/s~1000m/s的速度噴出。它可以切割軟質(zhì)材料；若在水中加入細(xì)砂，則能切割硬質(zhì)材料。假設(shè)水的密度為ρ，噴出水的速度為V，水流垂直作用于待切割材料表面，且作用后水的速度為零，求水刀對(duì)材料的壓強(qiáng)的表達(dá)式。根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算水刀對(duì)材料產(chǎn)生的壓強(qiáng)。,思路點(diǎn)撥,選擇研究對(duì)象,研究對(duì)象的體積,研

21、究對(duì)象的質(zhì)量,選用什么規(guī)律？動(dòng)能定理？動(dòng)量定理？,等于SVt,等于ρSVt,Ft=mv'-mv=0- ρsvtv= ρsv2t,P=F/S= ρv2,習(xí)題六,質(zhì)量為M、具有四分之一光滑園弧軌道的木塊A靜止在光滑水平面上，園弧半徑R=0.25m，槽口的切線水平，與水平面的距離為H=0.8m，質(zhì)量為m=M/4的小球B，在園弧形槽的上端由靜止開始沿槽滾下，求：（1）小球離開木塊時(shí)的速度。（2）小球落地時(shí)與木塊右側(cè)的水平距離。（g=

22、10m/s2),思路點(diǎn)撥,由于B的運(yùn)動(dòng)過程遵循不同的規(guī)律，本題用隔離法。把兩個(gè)過程隔離出來分析。B在木塊上滑動(dòng)，A與B的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。mv1+Mv2=0 系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 mv12/2+Mv22/2 =mgR 得v1=2m/sA與B分離后，B作平拋運(yùn)動(dòng)、t=0.4s A作勻速運(yùn)動(dòng)。兩物間距離L=（V1+V2)t=1m,習(xí)題七,如下圖示的質(zhì)量為M的斜面體傾角為θ，斜面上有一質(zhì)量為m的木塊沿斜面下滑。（1）斜面光滑；（2）木塊與斜

23、面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。試在上述兩種下求水平地面對(duì)斜面體的支持力N和靜摩擦力f。,思路點(diǎn)撥,常規(guī)方法是隔離法。先研究m。（1）a=gsin θ 再研究M ，它的受力圖如右。,靜摩擦力最后畫。f=mgcos θsin θ,,a=gsin θ- μ gcos θM的受力圖如下,N=Mg+mgcos2 θ,,,,,f靜=mgcos θ sin θ - μ mgcos 2θN=Mg+mg(1-sin2 θ + μcos θ sin θ)

24、,例題八,一木塊從右圖中的A點(diǎn)由靜止開始滑下，又在水平面上滑動(dòng)一段距離后又滑上右邊的斜面并停在B點(diǎn)。若各處動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，又測(cè)得AB的連線與水平面的夾角為θ，求證μ=tanθ。,θ,思路點(diǎn)撥與解題規(guī)范訓(xùn)練,本題只有一個(gè)物體但有三個(gè)運(yùn)動(dòng)過程。要考慮對(duì)過程用隔離法還是整體法。適用的規(guī)律是動(dòng)能定理。先用隔離法：從A到C有 mghA+ ACμmgcos α cos180°= Ekc-0從C到D CDμmgcos180&#

25、176; =Ekd-Ekc從D到B -mghb- BDμmgcosβ=0-Ekd AC cos α=A'C BDcosβ=DB′三個(gè)方程相加得mg(ha-hb)- μmg( A'C +CD+ DB' )=0得μ= (ha-hb)/A'B‘=tan θ,θ,,,A',B',,A'',練習(xí)1,m作自由落體的條件是只受重力，故m與M間無彈力。對(duì)m：H=g

26、t2/2 對(duì)M:S=at2/2 當(dāng)H/S=tan θ時(shí)F有最小值。故g/a=tan θ,a=gcot θ Fi=Mgcot θ,練習(xí)2,先研究物體，T-mg=ma T=20(g+a)=300N 再研究人，Ｎ＋Ｔ'＝Ｍg N=300N,練習(xí)３,先研究大環(huán)，f=Mg　　再研究m f+mg=ma a=(M+m)g/m,2ah=v02 h=mv02/2(M+m)g,練習(xí)４,系

27、統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，m1v1+m2v2=0 先研究人，人平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=0. ４s,人平拋的初速度Ｖ人＝２m/s.再研究小車，Ｖ車＝３m/s再研究系統(tǒng)，人做的功等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能。Ｗ＝Ｅk人+Ek車=300J,練習(xí)５,先研究系統(tǒng)，水平方向動(dòng)量守恒。ＭＶ１＋mV2=0. 研究青蛙，平拋的位移Ｓ２＝V2t 對(duì)小車，水平位移Ｓ１＝Ｖ１t據(jù)題意Ｌ／２＝（Ｖ１＋V2） t得：Ｖ２＝?。?gt;,練習(xí)6,

28、物塊m作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，要把全過程隔離分析。 物塊對(duì)彈簧的壓力最大時(shí)是在最低點(diǎn)，此時(shí)加速度最大，位移最大，彈力最大。Fm-mg=mam, am =0.5 g 最小壓力出現(xiàn)在最高點(diǎn)。mg-Fi=mai ai =am( 大小相等） Fi = 0.5m g 物塊與彈簧恰不分離的條件是彈力等于零.此時(shí)的加速度等于g, (mg=ma),因?yàn)榧铀俣扰c位移成正比,此時(shí)的振幅是2A.所以振幅不能超過2A.,練習(xí)7,對(duì)小

29、球的運(yùn)動(dòng)過程要隔離分析.恰能到最高點(diǎn)的條件是重力作為向心力,即mg=mvC2/R,vC=,從B到C點(diǎn)機(jī)械能守恒.mg2R+mvc2/2=mvb2/2 mvb2/2=5mgR/2 從A到B由于摩擦力做功,機(jī)械能不守恒,只能用動(dòng)能定理.mvb2/2- mv02/2=-μmg2R V0=球在B點(diǎn)時(shí),N-mg=mvb2/R=5mg N=6mg,練習(xí)8,在連續(xù)的空氣中選擇一圓柱形空氣作為研究對(duì)象.