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机械能守恒定律习题

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机械能守恒定律习题

机械能守恒定律习题范文第1篇

一、实验要点

1. 实验的思路.

在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能和动能相互转化,但总的机械能守恒,若物体某时刻即时速度为v,下落高度为h,恒有:■mv2=mgh .

故可借助打点记时器,通过纸带测出重物某时刻下落高度h和该时刻的即时速度,即可验证机械能守恒定律.

2. 如何求出某点的瞬时速度v?

图1是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取计数点1,2,3,……,图中h1,h2,h3,……分别为O与计数点1、2、3…… 的距离。根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出某点的瞬时速度vA.

如计数点点1的瞬时速度:v1=■。依次类推可求出点2,3,……处的瞬时速度v2,v3,…….

3. 如何确定重物下落的高度?

图3中h1、h2、h3、……分别为纸带从O点下落的高度.

二、注意事项:

1. 该实验中选取被打点纸带应注意两点:一是第一点O为计时起点,O点的速度应为零.怎样判别呢?因为打点计时器每隔0.02S打点一次,在最初的0.02S内物体下落距离应为0.002m,所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm 的纸带进行测量;二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点,每相邻两点时间间隔 t=0.02S.

2. 因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值,所以不必测量物体的质量 m,而只需验证■vn2=ghn就行了.

3. 打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用.

4. 实验时,必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落.

5. 测量下落高度时,都必须从起始点算起,不能弄错.为了减小测量 h值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些.

三、热点题型

热点一 基本物理量的测量与计算

【例1】小明用图2的装置来验证机械能守恒定律,问:

(一)实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案:

A. 用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v.

B. 用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=■计算出瞬时速度.

C. 根据做匀变速直线运动的规律纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度,并通过计算出高度h.

D. 用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v.

以上方案中只有一种正确,正确的是 .(填入相应的字母)

(二)完成下列相关问题:

(1)在下列器材中:电磁打点计时器、铁架台、带铁夹的重物、复写纸、纸带、秒表、导线、开关、天平,其中不必要的器材是 ;缺少的器材是 .

(2)实验中得到了甲、乙、丙三条实验纸带,如图3,则应选 纸带好.

(3)图4是选出的一条纸带,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中,问:

①这三个数据中不符合有效数字读数要求的是

,应记作 cm.

②现用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,g=10m/s2,则该段重锤重力势能的减少量为 ,而动能的增加量为 ,(均保留3位有效数字,重锤质量为m).由于系统误差总是使重力势能的减少量 (填大于、等于或小于)动能的增加量,原因是 .

解析:(一)物体下落的时间由打点计时器记录,无需测出,由于空气阻力、摩擦阻力等的影响,重物实际下落的加速度小于重力加速度g,故用v=gt和v=■计算某点的瞬时速度时会使动能增量测量值偏大,故选项A、B都错.

由匀变速直线运动的规律知纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度;纸带开始打出的点比较密集,测出的时间误差很大,实验中的加速度是小于实验当地的g,故不能用公式h=■gt2来计算第一点到某点的距离,而是用刻度尺来测量,故选项C错误.

通过上述分析可知选项D对.

(二)(1)其中不必要的器材是秒表,天平;缺少的器材是低压交流电源和刻度尺.

(2)实验时纸带静止释放做自由落体运动,则第一个点与第二个点间的距离是h=■gt2=■×9.8×0.022mm=1.96mm;因此应选甲纸带好.

(3)①不符合有效数字读数要求的是OC,应记作15.70 cm.

② 重力势能的减少量为EP=mghOB=1.24m.

重物在B点的瞬时速度为vB=■=■=1.55m/s.

动能的增加量为EK=EK=■■=1.20m.

由以上计算可知重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是因为有摩擦,减少的重力势能一部分转化为内能.

点评:本实验主要测量的物理量有:①某点的瞬时速度;②两个计数点之间距离的测量;③纸带加速度的计算;④物体通过某两个计数点重力势能的变化量和动能的变化量.

热点二 用图像探究机械能守恒定律

【例2】小明用图1的实验装置来验证机械能守恒定律,他从打出的纸带中选出了一条比较理想的纸带,舍去开始密集的点,得到了如图5所示的一条纸带,然后根据纸带得到了下表中的数据:其中?驻hi=hi-h1是h2、h、h4、h5、h6与h1之间的高度差;?驻vi2=vi2-v12计数点2、3、4、5各点瞬时速度平方与计数点1瞬时速度的平方差,问:

(1)完成表中所缺的数据;

(2)根据表中的数据得到了如图6所示的Δv2—h图像,由该图像可得出的结论是 .

(3)由图像可求得该地的重力加速度g= .

解析:(1)Δh4=h5-h1=67.2-5.8=61.4mm.

(2)由mg·Δh=■mΔvi2可知Δh∝Δvi2,因此由图像可得:在只有重力做功的条件下物体的机械能守恒.

(3)由mg·Δh=■mΔvi2可知图像的斜率为:k=■=■.为求直线斜率可在直线上取两个距离较远的点,如(0.58,30.0×10-3)和(1.00,52.0×10-3),则直线的斜率为:k=■=0.052,则当地重力加速度为:g=■=9.62m/s2.

点评:用图像来探究机械能守恒定律时,一定要把握以下几种作图象所依据的原理:

①从静止开始采用“守恒式”:0+mghoc=■mvc2+0;

②从静止开始采用“增减式”:■mΔvc2=mg·Δhoc;

③不从静止开始采用“守恒式”:■m■+mghBC=■m■+0;

④不从静止开始采用“增减式”:■m(■-■)=mg·ΔhBC .

热点三 如何用连接体来探究机械能守恒定律

【例3】如图7所示,两质量分别为m1、m2的小物块A和B(B包括挡光片质量),分别系在条垮过定滑轮的软绳两端,已知m1>m2,现要用此装置验证机械能守恒定律。物体B中固定挡光片,当挡光片经过两光电门时,会分别记录下物体B通过光电门的时间,先用手托着m1静止不动,实验时释放m1,实验步骤如下:

①安装好实验器材:

②用刻度尺测量出两光电门之间的距离;

③静止释放m1,在物体A没落地之前让B通过两光电门;

④分别记录B通过两光电门的时间Δt1、Δt2;

问:本实验中,当m2通过两光电门时,实验数据满足一个怎样的关系式才算是验证机械能守恒定律?(设重力加速度为g,两光电门的距离为h).

解析:挡光片经过光电门的时间很短,可以认为是匀速通过,因此v1=■,v2=■

当B刚通过光电门2时,m2增加的的重力势能为EP1= m2gh,m1减少的重力势能为EP1= -m1gh,则系统变化的重力势能为EP=(m1- m2)gh;

在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统变化的动能为:

ΔEE=■(m1+m2)2(■)2-■(m1+m2)2(■)2

系统变化的重力势能为:EP=(m2-m1)gh

因此实验数据满足公式(m1-m2)gh=■(m1+m2)2

(■)2-■(m1+m2)2(■)2才算是验证机械能守恒定律。

点评:从近几年的高考命题来看,对该实验的考查都是以一个系统为背景而命题,因此在备考该实验的时除了掌握探究单个物体机械能守恒的方法外,还要把握好一个系统机械能守恒的验证方法。

热点四 实验的拓展与创新

【例4】现用图8装置验证机械能守恒定律.实验时让一摆球由静止开始从A点摆到B点,悬点O正下方P点处放有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球将水平抛出.某次实验小球的抛出落地点为C点,用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C间的距离s.已知重力加速度为g,小球的质量为m.问:

(1)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0= ;

(2)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中,重力势能的减少量ΔEp= ,动能的增加量ΔEk= .

解析:(1)小球平抛运动的时间为t=■ ,小球平抛的初速度为v0=■=s■.

(2)小球从A下降到B重力势能减少量为ΔEp=mg(h1-h2),由第(1)问求得的速度得动能增加量为ΔEk=■mv02=■m(s■)2=■.

点评:本实验中利用平抛运动巧妙地求出了小球到达B点的速度。

四、跟踪练习

1. 物理小组利用图9装置来探究机械能守恒定律,分析下列问题:

⑴图9是某次实验中得到的一条纸带,某同学做了如下的处理:

①为验证重锤由O到B机械能是否守恒,他做了如下计算:由图中数据计算出计数点B的瞬时速度vB= m/s;若重锤质量为m,则重锤到达“B”点时的动能为 J,当地的重力加速度为9.80m/s2,则重锤减少的重力势能为 J.

②上述验证合理吗?若不合理请说明原因。

(2)另一同学选出实验中一条比较理想的纸带,然后以各点到起始点的距离h为横坐标,以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系,用实验测得的数据绘出了如图10所示的v2-h图线。从图像中求得重锤下落的加速度g′= m/s2.(保留3位有效数字)

答案⑴.①:1.55;1.20m;1.18m (2)10.0

点拨:(1)B点的瞬时速度为vB=■=■=1.55;重锤在B点的动能为:EKB=■m■=1.20m;重锤由A运动到B减少的重力势能为EP=mghOB=m×9.80×0.1201=1.18m.

②不合理,因为O点对应的动能不为零.

(2)由mgh=■mv2可知图像的斜率表示g的2倍,由图像可知图像的斜率为:

k=■=20.0;g=k/2=■=10.0m/s2.

2. 现用气垫导轨装置验证机械能守恒定律,先把导轨调成水平,然后依图11所示用垫块把导轨一端垫高H,滑块m上面装l=3cm的遮光条,使它由轨道上端任一处滑下.若滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s,两光电门之间的高度差为h=0.1m,当地重力加速度g=9.80m/s2,滑块的质量m=0.5kg。试判断机械能是否守恒.

答案:滑块通过两电门时的瞬速度为:

v1=■=■=0.6m/s

v2=■=■=1.5m/s

动能增量ΔEk=■m(v22-v12)=×0.5×(1.52-0.62)

J≈0.473 J.

重力势能减少量ΔEp=mgh=0.5×9.80×0.1 J=0.490 J.

误差范围内机械能守恒.

机械能守恒定律习题范文第2篇

【关键词】高中物理 有效教学 方法 探讨

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)11-0105-01

在高中课程教学中,物理是重要组成部分,也是一门难点课程,学生平均成绩普遍不高。因而,如何教好物理,是高中物理教师值得思考的课题。笔者认为,教师首先应把握学生的学习特点,分析其学习困难的原因;其次,创新教学方法,重视实验教学。另外,还需解析习题要点,以指导学生解题方法,从而增强教学有效性,提高学生的物理学习水平。

一、把握学生学习特点,改进教学方法

1.把握学生学习特点,分析学困原因

由心理上看,学生感觉物理难学的原因在于心理畏惧。在初中阶段,通常侧重现象,主要是直观地分析,侧重形象思维,因而学生可轻松学习知识。但在高中物理中,直观现象被模型所替代,形象思维转为抽象思维,因而不少学生不能很好地适应这些变化。同时,在初中学习时,学生也形成了一些思维定式,这影响着高中物理的学习。若不能解决这些问题,学生在心理上会产生物理难的认识。若学生学习方法不正确,则会强化这一消极心理,产生厌学情绪。其次,一些学生缺乏学习信心,亦或死学,课堂上听懂了,但在实际练习时,则出现不少问题。因此,在高中物理教学中,教师需要分析学生的不同特点,采取不同的方法引导学生正确学习,使其体验成功感,以增强学生的学习信心。

2.巧用多媒体教学,增强教学直观性

在物理教学中,实验是重要组成部分,也是学生认识物理的有效方法。在教学过程中,一些实验为演示性实验,如电池感应、振动图像的形成等,对学生理解与把握物理知识有着十分重要的功效。然而,由于条件限制,难以直接实验演示,必须通过多媒体等现代电教化手段进行辅助教学,以帮助学生构建一个形象的、直观的物理模型。

例如:教学“抛体运动”时,可让学生观看图片,了解平抛运动演示实验:先让两球正碰撞,可看到一个自由落体,一个平抛;以小木槌打放于桌面上的小球,让学生认真观察,看小球离开桌面时是怎样的运动轨迹?然后通过多媒体对平抛运动轨迹进行演示,让学生对比所学的几类曲线,可明白平抛运动的轨迹为抛物线,然后教师适当解释在数学上为何将这一曲线称为抛物线。

3.加强学生实践操作,增强学生知识体验

在物理学习中,不少学生觉得理论知识太多枯燥,在课堂上易于走神。但是他们对于物理实验,则有强烈的兴趣。因此,在物理教学中,教师应该重视实验教学,尤其是学生实验,以刺激学生多种感官。通过做一做、摸一摸、想一想,学生在头脑中则会构建实物模型,从而加深知识印象。

如探究平抛运动在竖直方向的运动规律的教学,教师可提问:若将平抛运动看作竖直方向与水平方向的运动之合运动,平抛运动于竖直方向是怎样运动?然后让学生猜想假设,分析讨论,并分组设计实验方案来验证猜想。(学生交流、提出方案;全班讨论,补充完善,选出最佳方案;对比现成仪器,借鉴优良设计。)

二、解析习题要点,指导学生解题方法

在物理教学过程中,教师还需布置一些相关的习题、例题,让学生进行解答,然后解析要点,促进学生把握题目分析方法。在解题过程中,当构建不同模型后,则需要认真分析题目,读题审题。在读题时,教师还需引导学生注意细节问题,如将题目中的重点画出来,在图形上标出相关量。在读题时,学生会在头脑中构建大概的物理模型,这时,教师可让学生讲讲自己构建的物理模型,这样,可实现师生互动。亦或让学生大声读题,当读到问题的重点时则停住,然后让学生相互交流,分享看法,譬如:如何构建模型?由这些条件我们可以获得什么?等。这样,通过习题学法指导,学生逐渐学会自主分析问题,解答问题。在这一过程中,教师则是发挥着引导、指导的作用,让学生能够大胆地表达自己的解题思路,解题看法,就算是不正确的看法,也能够为教师获得信息反馈,可分析原因所在以便各个击破,从而帮助学生科学分析,解答问题。

例如:教学《机械能守恒定律》后,教师可优选例题与练习,引导学生分析解题思路,提高解题能力。例题:用一根细线将一个小球悬挂起来,则变成一个摆(如图所示),其摆长是,而最大饿摆角是,当小球运动至最低位置时,其速度有多大?

然后让学生于实物投影仪上说说自己的解答,同时学生互相交流、讨论。接着教师可总结归纳借助机械能守恒定律解题的步骤与要点,让学生感受机械能守恒定律在解答物理题目上的独特优势:①借助机械能守恒定律来解答物理题目时,需要确定初末状态机械能,也需研究机械能守恒条件。②机械能守恒定律没有包含运动过程中的时间与加速度,通过这一定律来解决问题时,要比运用牛顿定律更具简便性。

习题:如图所示,如下选项中,木块都运动于固定斜面上,其中图B中是粗糙的斜面,而A、C、D中则是光滑的斜面;在图A、C中,是木块受到的外力,其方向如图中箭头所示,在图A、B、C中木块均向下运动,而在图D中木块则向上运动。请问在如下四图中运动过程中机械能守恒的为( )。

机械能守恒定律习题范文第3篇

【关键词】均匀分布 重心 机械能守恒

江苏省苏北四市高三3月联考第Ⅱ卷第十题是下面这样的一道习题:

问题:某同学为了探究杆转动时的动能表达式,设计了如图所示的实验:质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处,杆由水平位置静止释放,用光电门测出另一端A经过某位置的瞬时速度vA,并记下该位置与转轴O的高度差h。

⑴设杆的宽度为L(L很小),A端通过光电门的时间为t,则A端通过光电门的瞬时速度vA的表达式为 。

⑵调节h的大小并记录对应的速度vA,数据如下表。为了形象直观地反映vA和h的关系,请选择适当的纵坐标并画出图象。

⑶当地重力加速度g取10m/s2,结合图象分析,杆转动时的动能。

Ek= (请用质量m、速度vA表示)。

试题分析:本题以考察机械能守恒定律为主线,考察了力学中的以下知识点:

1)瞬时速度的极限定义和计算方法。

2)通过分析实验数据掌握绘图方法,并由图像斜率的物理意义求解问题。

3)机械能守恒定律的实际应用。在此题中杆的长度不可忽略。因此重力势能的减少量和动能的增加量应以重心为研究对象。同时考察了重心的概念。

本题是一道综合性比较强的力学问题。通过分层次提出问题,难度适宜。在解决第二问时,必须通过观察表格数据,总结出两者的关系。然后对测量数据进行估计,确定下落的高度与速度的几次方满足正比例关系。从而选择合适的纵坐标。通过描点、连线。最后得出一条过原点的倾斜的直线。此过程难度不是很大。是一种常规的解决问题的方法。而且学生根据之前的知识,很容易选出合适的纵坐标。但学生必须经过一个逐一描点的过程,再结合图象解决问题。很多学生对描点这种理论上简单但实际操作枯燥而繁杂的问题没有足够的耐心,同时对用图像解决问题很是感到吃力。此题恰好考察了学生的薄弱环节。很有针对性。

机械能守恒定律习题范文第4篇

一、系统机械能守恒问题

由于在以前做的习题大多是一个物体的机械能守恒,因此在遇到系统机械能守恒时,学生往往容易犯经验主义错误,考虑不到系统的机械能守恒,还是当作个体的机械能守恒来处理。

例1:如图所示,斜面置于光滑的水平面上,其光滑斜面上有一物体由静止开始下滑,在物体下滑的过程中,下列说法正确的是()。

A.物体的重力势能减小,动能增加

B.物体的机械能不变

C.斜面对物体的支持力垂直于支持面,不对物体做功

D.物体和斜面组成的系统机械能守恒

因为学生熟悉的是斜面固定不动的情况:当斜面固定不动,物块沿斜面运动时,支持力F与物块位移方向垂直,不做功,此时对于物体来说只有重力做功,物体的机械能守恒。有的学生照搬以前的经验,而不加以分析,本题就易选成(A、B、C),其实当斜面不固定时,在物块沿斜面下滑的同时,斜面体也要向后退,此时斜面对物体的支持力虽然垂直于支持面,但它要做功,物体的机械能一部分要转化为斜面的机械能,此时应当是斜面和物体这个系统的机械能守恒,故答案应当为(A、D)。

再如右图,一固定的楔形木块,顶上有一定滑轮,一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连结,A的质量大于B的质量,让A沿斜面下滑而B上升,物块A与斜面间、绳与滑轮间的摩擦都不计。在A、B运动过程中,除重力对A、B做功外,细线的拉力对A、B均做功,所以对A、B个体而言机械能都不守恒,但拉力做功的代数和为零,所以A、B及细线组成的系统机械能守恒。

例2:如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速释放,让它自由下摆,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点的过程中()。

A.重物的重力势能减小B.重物的机械能不变

C.重物的机械能减小D.重物和弹簧系统的机械能不变

学生以前做过物体在细线的拉力作用下在竖直平面作圆周运动的习题,由于此时只有重力做功,所以物体的机械能守恒。而在本题的情境中,对重物重力做正功,重力势能减小;但同时弹力做负功,重物的机械能也要减小。从能量的转化角度讲,物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量,所以重物的机械能不守恒,以重物和弹簧组成的系统机械能守恒。

由上可见,在我们遇到题目中出现了两个或两个以上的物体组成的系统,或者是出现了弹簧时,就要思考是个体的机械能守恒还是系统的机械能守恒,而不能直接从以前的经验出发,犯不该犯的错误。

二、系统机械能不守恒问题

一般情况下物体的碰撞或绳子的突然拉伸等,都会使一部分机械能转化为内能,此时机械能必定不守恒,而学生做题时总容易将这一点忽略,从而造成错误。

例3:一长为l的细绳固定在O点,O点离地的高度大于l,另一端系一质量为m的小球。开始时,绳与水平方向夹角为30°,如图所示,求小球由静止释放后运动到最低点C点时的速度。

分析:本题易犯的错误是认为小球运动的整个过程中机械能守恒,从而得到:

mgh=mv,

代入数据可得v=。

其实,小球的运动可分为两部分,如图所示,小球从A点由静止释放后,先是做自由落体运动,到绳在水平线下方30°的B点时,绳才伸直开始做圆周运动。在B点小球在绳的拉力作用下速度的方向由竖直向下改变为沿切线方向,小球沿绳方向的分速度变为零,小球的一部分机械能转化为绳子的内能。因此在整个运动过程中,小球的机械能并不守恒。

正确的解法应为:A到B的过程中机械能守恒,可得:

mgh=mv带入数据:v=,

在B点由于绳子的拉力作用,小球的速度只有切向分速度v=vcos30°=,

在B到C的过程中只有重力做功,机械能守恒,有:

Mgh+mv=mv得:v=。

例4:如下图所示,光滑水平面上有A、B两辆小车,C球用0.5m长的细线悬挂在A车的支架上,已知m=m=1kg,m=0.5kg。开始时B车静止,A车以v=4m/s的速度驶向B车并与其正碰后粘在一起,若碰撞时间极短且不计空气阻力,g取10m/s,求C球摆起的最大高度。

本题易犯的错误是考虑不到AB碰撞是完全非弹性碰撞,系统的机械能不守恒,从而得到:

A、B、C组成的系统在整个过程中动量守恒,有

(m+m)v=(m+m+m)v,

再由能量守恒定律,系统的机械能转化为内能,可得:

mgh=(m+m)v-(m+m+m)v代入数据得h=0.96m,

要考虑到AB碰撞的机械能损耗,正确的解法是:

由于A、B碰撞时间极短,C球尚未开始摆动,AB组成的系统动量守恒,有mv=(m+m)v,

由能量守恒定律,系统有部分机械能转化为内能,即

E=mv-(m+m)v,

对A、B、C组成的系统,图示状态为初始状态;C球摆起到最大高度时,A、B、C有共同速度v,该状态为终了状态,整个过程系统动量守恒,有

(m+m)v=(m+m+m)v,

系统能量守恒,有

E+mgh=(m+m)v-(m+m+m)v。

由上述方程分别求出A、B刚粘合在一起的速度v=2m/s,E=4J,系统最后的共同速度v=2.4m/s,最后求得小球C摆起的最大高度h=0.16m。

通过这两道例题可以发现,学生之所以犯错是因为忽略了绳子忽然伸长或是碰撞而消耗的机械能,如果在解题时注意到这一点就不会犯这样的错误。

机械能守恒定律习题范文第5篇

连接体问题一直是高考的热点,在不同的高考试卷中出现几率很高.所谓的连接体就是把两个或两个以上物体相互连接参与运动的系统.此类问题通常采用整体隔离的方法进行分析处理.本文将对整体隔离法在力学中使用频率较高的四个方面加以研究.

1处于平衡状态的系统

如果系统整体都处于静止状态或一起匀速运动时,或者系统内一部分处于静止状态,另一部分匀速运动,即系统内各物体的加速度均为零,这些情况,都称为整体平衡.整体内每个物体所受合力为零,整体所受合力也为零.这样,根据整体的平衡条件,就可以确定整体或某一个物体的受力情况.

需要注意的是,整体法不用分析内力,而用隔离法时,要选取适当的隔离对象进行隔离分析,原则是求哪两个物体间的作用力,取其中受力较少的物体为研究对象.有时大系统下还要选取小系统进行受力分析,会使求解更方便快捷,也尽量选取受力情况简单的物体求解问题.

3有相对运动的非平衡状态的系统

实际常见的连接体问题还有系统内一部分平衡另一部分不平衡的问题 ,这种情况由于系统内物体的运动状态不同,物体间有相对运动,似乎应该用隔离体法求解,但有些情况下利用整体法即整体牛顿第二定律求解,会使问题简化易于求解.当然,这种情况整体所受合力不为零,系统合外力等于组成系统的各物体质量和加速度乘积的矢量和:F合=m1a1+m2a2,整体所受合力,用来提供不平衡物体的加速度.

4整体隔离思想在能量、动量观点中的应用

功是能量的转化量度,不同形式的能量发生转化时通过做功来实现的,不同的力做功,对应不同形式的能量间的转化,功的正负体现能量转化的方向性.要明确的是功是一个过程量,它和空间过程相对应;而能量是一个状态量,它与一个时刻相对应.某一系统,如果物体间只有动能、重力势能及弹性势能的相互转化,而系统与外界没有发生机械能的转化,系统的机械能守恒.有时研究一个物体时机械能不守恒,但把系统内的两个或两个以上物体作为体系一起研究时,就满足机械能守恒,我们把对于体系应用机械能守恒定律的研究方法,称为整体法,把对其中的某一个物体用动能定理称为隔离法.类似地把在体系内应用动量守恒定律的研究方法也叫整体法,对其中的某一个物体应用动量定理也称为隔离法.在研究系统内某一个变力做功时,一般采用隔离法,规律用动能定理.

本题(1)采用整体法,过程非常简洁,如果用一次一次累加的归纳法解题过程将会非常繁琐.因此,在解题有时从整体思考,全程考虑,可以化繁为简,事半而功倍.