高一物理人教版必修一43整体法与隔离法在牛顿运动定律中的运用教案

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1、整体法与隔离法在牛顿运动定律中的运用重/ 难点重点:隔离法与整体法的含义。难点:隔离法与整体法在解题中的运用。重/ 难点分析重点分析: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。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。难点分析:隔离法与整体法,不是相互对立的,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,并无绝对的界限,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非待求量(即中间未知量的出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则。突破策略1整体法:在研究物理问题时,把所

2、研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体,也可以把几个物理过程作为一个整体,采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析,常常使问题解答更简便、明了。第 1页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2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,也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理,还可以对同一个物体,同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。采用隔离物体

3、法能排除与研究对象无关的因素,使事物的特征明显地显示出来,从而进行有效的处理。运用隔离法解题的基本步骤:(1 )明确研究对象或过程、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;或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来。(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。第 2页3整体和局部是相对统一相辅相成的。隔离法与整体法,不是相互对立的,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,

4、相辅相成。所以,两种方法的取舍,并无绝对的界限,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非待求量 (即中间未知量的出现, 如非待求的力, 非待求的中间状态或过程等) 的出现为原则。例 1. 如图所示, A、 B 两木块的质量分别为A、Bmm ,在水平推力 F 作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,求A、B 间的弹力 FN 。解析:这里有a、FN 两个未知数,需要建立两个方程,要取两次研究对象。比较后可知分别以B、( A+B)为对象较为简单 (它们在水平方向上都只受到一个mB力作用)。可得 FNF 。mAmB点评:这个结论还可以推广到水平面粗糙时(A、B 与水平面间 相同);也可

5、以推广到沿斜面方向推A、B 向上加速的问题,有趣的是,答案是完全一样的。对连结体(多个相互关联的物体)问题,通常先取整体为研究对象,然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象。例 2. 如图所示,质量为 2m 的物块 A 和质量为 m 的物块 B 与地面的摩擦均不计。在已知水平推力 F 的作用下, A、B 做加速运动。 A 对 B 的作用力为多大 ?解析:取 A、B 整体为研究对象,其水平方向只受一个力F 的作用根据牛顿第二定律知:F( 2m m) a第 3页aF 3m取 B 为研究对象,其水平方向只受A 的作用力 F1 ,根据牛顿第二定律知:F1 ma故 F1 F 3AB,A、5N,水平例

6、3. 如图所示, m = 1kg,m = 2kgB 间静摩擦力的最大值是面光滑。用水平力F 拉 B,当拉力大小分别是F= 10N 和 F= 20N 时, A、B 的加速度各多大?AB解析:先确定临界值, 即刚好使 A、B 发生相对滑动的 F 值。当 A、B 间的静摩擦力达到5N 时,既可以认为它们仍然保持相对静止,有共同的加速度,又可以认为它们间已经发生了相对滑动,A 在滑动摩擦力作用下加速运动。这时以A 为对象得到a= 5m/s2 ;再以 A、B 系统为对象得到F= (mA+m B)a= 15N。(1 )当 F= 10N 15N 时, A、B间一定发生了相对滑动,AaA+m BaB,2F=m

7、而 aA= 5m/s2 ,于是可以得到aB= 7.5m/s2。第 4页例 4. 如图所示,质量为 M 的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为 m 的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的 1/2,即 a= (1/2)g,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少?解题方法与技巧:解法一:(隔离法)木箱与小球没有共同加速度,所以须用隔离法。取小球 m 为研究对象,受重力mg、摩擦力 Ff,如图,据牛顿第二定律得:mg-Ff = ma取木箱 M 为研究对象,受重力Mg、地面支持力FN 及小球给予的摩擦力Ff如图。据物体平衡条件得:且 FfFf由式得 FN2M m g2由牛顿第三定律知,木箱对地面的压力大小为解法二:(整体法)第 5页对于“一动一静” 连接体,也可选取整体为研究对象,依牛顿第二定律列式:故木箱所受支持力:FN2Mm g ,由牛顿第三定律知:2木箱对地面压力 FNFN2Mm g 。2突破反思本节课在教学设计上预设了一些实际生活现象和演示实验,由浅入深的设置了一系列关联问题,使学生在简单的物理知识指引下,重新认识了“整体法”和“整体法”,在整个的教学过程中,学生积极参与,主动思考,很好的完成了各个教学活动和教学目标,真正感受到物理的魅力。第 6页

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