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高中物理奥赛方法(清晰版).pdf

来源:物理ok网 编辑:黄水南 时间:2017-03-02 点击量:
一、整体法
方法简介
整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一
种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物
理变化过程组合作为一个融洽加以研究的思维形式。整体思维是一种综合思维,也可以说
是一种综合思维,也是多种思维的高度综合,层次深、理论性强、运用价值高。因此在物
理研究与学习中善于运用整体研究分析、 处理和解决问题, 一方面表现为知识的综合贯通,
另一方面表现为思维的有机组合。 灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果, 显现 “变”
的魅力,把物理问题变繁为简、变难为易。
赛题精讲
例 例1: 如图1—1所示, 人和车的质量分别为m和M ,
人用水平力 F 拉绳子,图中两端绳子均处于水平方向,
不计滑轮质量及摩擦,若人和车保持相对静止,且水平
地面是光滑的,则车的加速度为 。
解析:要求车的加速度,似乎需将车隔离出来才能
求解,事实上,人和车保持相对静止,即人和车有相同
的加速度,所以可将人和车看做一个整体,对整体用牛
顿第二定律求解即可。
将人和车整体作为研究对象,整体受到重力、水平面的支持力和两条绳的拉力。在竖
直方向重力与支持力平衡,水平方向绳的拉力为 2F ,所以有:
2F = (M + m)a ,解得:a =
2F
M m +
例 例 2:用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图 1—2 所示,今对小球 a 持续
施加一个向左偏下 30°的恒力,并对小球 b 持续施加一个向右偏上 30°的同样大小的恒
力,最后达到平衡,表示平衡状态的图可能是( )
解析:表示平衡状态的图是哪一个,关键是要求出两条轻质细绳对小球 a 和小球 b 的
拉力的方向,只要拉力方向求出后, 。图就确定了。
高中物理奥赛经典
整体法第 2 页(共 13 页)
先以小球 a 、b 及连线组成的系统为研究对象,系统共受五个力的作用,即两个重力
(m a + m b )g ,作用在两个小球上的恒力 F a 、F b 和上端细线对系统的拉力 T 1 。因为系统处
于平衡状态,所受合力必为零,由于 F a 、F b 大小相等, 方向相反,可以抵消,而(m a + m b )g
的方向竖直向下,所以悬线对系统的拉力 T 1 的方向必然竖直向上。再以 b 球为研究对象,
b 球在重力 m b g 、恒力 F b 和连线拉力 T 2 三个力的作用下处于平衡状态,已知恒力向右偏
上 30°,重力竖直向下,所以平衡时连线拉力 T 2 的方向必与恒力 F b 和重力 m b g 的合力方
向相反,如图所示,故应选 A 。
例 例 3:有一个直角架 AOB ,
OA 水平放置,表面粗糙,OB 竖
直向下,表面光滑,OA 上套有小
环 P ,OB 上套有小环 Q ,两个
环的质量均为 m, 两环间由一根质
量可忽略、不何伸长的细绳相连,
并在某一位置平衡,如图 1—4 所
示。现将 P 环向左移动一段距离,
两环再次达到平衡, 那么将移动后
的平衡状态和原来的平衡状态相比,OA 杆对 P 环的支持力 N 和细绳上的拉力 T 的变化情
况是( )
A.N 不变,T 变大 B.N 不变,T 变小
C.N 变大,T 变小 D.N 变大,T 变大
解析:先把 P、Q 看成一个整体,受力如图 1—4—甲所示,则
绳对两环的拉力为内力,不必考虑,又因 OB 杆光滑,则杆在竖直
方向上对 Q 无力的作用,所以整体在竖直方向上只受重力和 OA 杆
对它的支持力,所以 N 不变,始终等于 P 、Q 的重力之和。再以 Q
为研究对象,因 OB 杆光滑,所以细绳拉力的竖直分量等于 Q 环的
重力,当 P 环向左移动一段距离后,发现细绳和竖直方向夹角 a 变
小,所以在细绳拉力的竖直分量不变的情况下,拉力 T 应变小。由
以上分析可知应选 B 。
例 例 4 :如图 1—5 所示,质量为 M 的劈块,其左
右劈面的倾角分别为 θ 1 = 30°、θ 2 = 45°,质量分别
为 m 1 = 3 kg 和 m 2 = 2.0kg 的两物块,同时分别从左
右劈面的顶端从静止开始下滑,劈块始终与水平面保
持相对静止, 各相互接触面之间的动摩擦因数均为μ =
0.20 ,求两物块下滑过程中(m 1 和 m 2 均未达到底端)
劈块受到地面的摩擦力。 (g = 10m/s 2 )
解析:选 M 、m 1 和 m 2 构成的整体为研究对象,把在相同时间内,M 保持静止,m 1
和 m 2 分别以不同的加速度下滑三个过程视为一个整体过程来研究。根据各种


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