整體法與隔離法之摩擦力分析

袁 剛

(湖北省孝感市文昌中學(xué)，湖北 孝感 431600)

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整體法與隔離法之摩擦力分析

袁 剛

(湖北省孝感市文昌中學(xué)，湖北 孝感 431600)

整體法與隔離法經(jīng)常用在受力分析、動(dòng)量定理、定量守恒、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律中，在初中主要用于受力分析，掌握好此方法，會(huì)達(dá)到事半功倍的效果.

整體法；隔離法；受力分析

整體法與隔離法是分析物理問題的常用的方法，主要指研究對(duì)象的問題.我們?cè)谘芯績蓚€(gè)或兩個(gè)以上物體的連接體問題時(shí)，常常選擇整體為研究對(duì)象的方法為整體法，我們也可以選取某一個(gè)物體為研究對(duì)象，稱為隔離法.這兩種方法經(jīng)常用在受力分析，動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律中，在初中階段主要用于受力分析.下面主要探討整體法和隔離法在摩擦力分析中的應(yīng)用.

一、兩物塊保持相對(duì)靜止，不受拉力一起靜止

母題 物體A、B疊放在水平桌面上，物體A、B一起靜止不動(dòng)，則各接觸面的摩擦力多大?如圖1.

圖1

解A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B間如有摩擦力則為靜摩擦力，隔離物體A研究，A物體要保持平衡狀態(tài)，則必須靜摩擦力為零.以AB為整體研究對(duì)象，水平方向上沒有拉力，則地面對(duì)物體B沒有摩擦力.

二、兩物塊保持相對(duì)靜止，其中有一物體受拉力作用

圖2

變式1 若在物體A上施加一個(gè)水平向右的拉力F，物體A、B一起向右勻速直線運(yùn)動(dòng)，則各接觸面的摩擦力多大?如圖2.

解A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B間如有摩擦力則為靜摩擦力，隔離物體A研究，A物體要保持平衡狀態(tài)，則必須受向左的靜摩擦力且fBA=F.以AB為整體研究對(duì)象，水平方向上有一個(gè)向右的力，根據(jù)二力平衡知，地面必定給B一個(gè)水平向左的摩擦力且f地B=F.

變式2 若水平向右的拉力F作用在物體B上，物體A、B一起向右勻速直線運(yùn)動(dòng)，則各接觸面的摩擦力多大?

解A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B間如有摩擦力則為靜摩擦力，假設(shè)A物體受摩擦力，則A物體不能保持平衡狀態(tài)，即fBA=0.以AB為整體研究對(duì)象，水平方向上有一個(gè)向右的力，根據(jù)二力平衡知，地面必定給B一個(gè)水平向左的摩擦力且f地B=F.

總結(jié)：勻速和靜止都是平衡狀態(tài)，可以通過二力平衡來確定物體是否受靜摩擦力.

三、兩物塊保持相對(duì)靜止，兩個(gè)物體都受拉力作用

變式3 若在物體A上施加一個(gè)水平向右的拉力F1=10N，在物體B上施加一個(gè)水平向左的拉力F2=5N,物體A、B一起靜止不動(dòng)，則各接觸面的摩擦力多大?如圖3.

圖3

解A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B間如有摩擦力則為靜摩擦力，隔離物體A分析，水平方向上A物體有一個(gè)向右的力，根據(jù)二力平衡知，物體B必定給A一個(gè)水平向左的摩擦力且即fBA=F1=10 N.以AB為整體研究對(duì)象，根據(jù)二力平衡知，地面必定給B一個(gè)水平向左的摩擦力且f地B=F1-F2=10N-5N=5N.

變式4 若在物體A上施加一個(gè)水平向右的拉力F1=10N，在物體B上施加一個(gè)水平向左的拉力F2=5N,物體A、B一起勻速直線運(yùn)動(dòng)，則各接觸面的摩擦力多大?

解A、B兩物體相對(duì)靜止，A、B間如有摩擦力則為靜摩擦力，隔離物體A分析，水平方向上A物體有一個(gè)向右的力，根據(jù)二力平衡知，物體B必定給A一個(gè)水平向左的摩擦力且即.以AB為整體研究對(duì)象，根據(jù)二力平衡知，地面必定給B一個(gè)水平向左的摩擦力且f地B=F1-F2=10N-5N=5N.

四、兩個(gè)物體一動(dòng)一靜，物體受拉力作用

圖4

變式5 物體B在光滑水平面上，物體A疊放在物體B上，物體A的左端有一細(xì)繩與墻壁相連，物體B的右端有一水平向右的拉力F，在拉力F作用下物體B勻速運(yùn)動(dòng)則AB間的摩擦力多大？如圖4.

解 以AB為整體研究對(duì)象，根據(jù)二力平衡知，左邊細(xì)繩必定給A一個(gè)水平向左的拉力且F拉=F,隔離物體A分析，根據(jù)二力平衡知，物體A必定受到一個(gè)水平向右的摩擦力且fBA=F.

圖5

變式6 如圖5所示，長木板B在水平地面上，物體A疊放在長木板上，現(xiàn)在有一水平向右的拉力F作用在物體A上使A在長木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，長木板仍靜止，在物體A滑下來之前，各接觸面的摩擦力大??？

解 以物體A為研究對(duì)象，在水平向右有一個(gè)拉力F，由二力平衡知，必有一個(gè)物體B給A的水平向左摩擦力且fBA=F，隔離物體B分析在水平方向上物體A給B一個(gè)向右的摩擦力，由二力平衡知，地面給物體B施加一個(gè)水平向左的摩擦力且f地B=F.

五、變速運(yùn)動(dòng)類

圖6

變式8 物體A、B疊放在水平桌面上，若在物體A上施加一個(gè)水平向右的拉力F，物體A、B一起向右加速直線運(yùn)動(dòng)，則物體B給物體A的摩擦力方向、物體A對(duì)物體B的摩擦力方向及地面對(duì)物體B的摩擦力方向?如圖6.

解 以AB為整體研究對(duì)象，整體相對(duì)地面向右運(yùn)動(dòng)，故地面給B施加一個(gè)水平向左的摩擦力，隔離物體A研究，物體A有相對(duì)B向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故物體A受到B施加的向左的摩擦力.根據(jù)力的作用是相互的知，物體B受到A施加向右的摩擦力.

[1]付麗娜. “整體法”在物理教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 科技資訊，2009(03).

[2]周育英.解決物理問題時(shí)整體法與隔離法的綜合應(yīng)用[J].才智，2012(32).

[責(zé)任編輯：閆久毅]

2017-05-01

袁剛(1982.9-)，男，湖北孝感，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué).

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