高考专题 整体法与隔离法.docVIP

隔离法和整体法的运用 　　一、隔离法 　　隔离法的含义：所谓隔离法就是指对物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法． 　　隔离法的思维特点：隔离法是从全局到局部的思维过程．通过隔离法分析物理问题，可弄清系统内每个物体的受力情况，弄清物体在每阶段的运动情况（包括运动的具体过程和细节）及几个过程间的相互联系． 　　隔离法的适用情况：①求解某个物体的力和运动（如连结体中的某个物体）情况时．②求解某段运动中物体的运动规律时．③求解物体间的相互作用．④运用适用于单个或可视为单个物体的物理规律（如牛顿运动定律、动量定理、动能定理）解题． 　　运用隔离法解题的基本步骤： 　　①明确研究对象或过程、状态．这是隔离法解题的关键．选择隔离对象的原则：一是要包含待求量；二是所选隔离对象和所列方程数应尽可能地减少． 　　②将研究对象从系统中隔离出来；或将所研究的某段过程、某种状态从运动的全过程中隔离出来． 　　③对被隔离的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图和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． 　　下面来归类分析应用隔离法的几种情况： 　　1 隔离研究对象 　　为了求解涉及系统中某个物体的力和运动，寻求与该物体有关的所求量与已知量之间的关系，必须将某个物体从系统中隔离出来研究． 　　[例1]如图1所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A、B间的动摩擦因数μ1和B、C间的动摩擦因数μ2有可能是 [　　] 　　　A．μ1=0，μ2=0 　　　B．μ1=0，μ2≠0 　　　C．μ1≠0，μ2=0 　　　D．μ1≠0，μ2≠0 　　[解析] 将B隔离分析，由题知B处于平衡状态，一定受C的摩擦力f，且大小f = F≠0，方向与F相反，故μ2≠0．将A隔离分析，由题知A与B既无相对运动趋势，也无相对运动，可见A、B间没有摩擦力，但无法判断μ1是否为零，故μ1可能为零，也可能不为零． 　　 正确选项为B、D 　　[说明] 为分析μ1和μ2，本题必须采用隔离法分别研究A和B，如此，根据运动情况分别研究它们的受力情况，十分清楚． 　 2、隔离运动的过程 　　物体往往会参与几个运动过程，为了求解涉及某个运动过程中的物理量，寻求所求量与未知量之间的联系，必须将某个运动过程从运动的全过程中隔离出来研究． 　　[例3] 木球从距水面高 20m处自由下落，共经过10s又返回到水面，求：①木球的密度．②木球在水中下沉的最大深度（取g= 10m/s2） 　　[解析] 木球在空中作自由落体运动，在水中先向下以匀减速运动下沉至最大深度处，后向上作相同加速度的匀加速运动． 　　①木球的密度：运动过程示意图如图4所示，木球在空中自由下落，落至水面速度　　 　　　 　　　　 　　由运动的对称性知，木球自水面运动至最深处时间与从最深处运动至水面的时间相等，故木球自水面运动至最深处时间 　　 　　木球在水中的加速度 　　 　　木球在水中的动力学方程为 ρ水Vg -ρ木Vg=ρ水Va 　　 　　②木球在水中下沉的最大深度 　　 　　[说明] 本题中，为了求出落至水面的速度v和在空中运动的时间t1，需隔离木球在空中自由下落过程分析．为了求出木球在水中的加速度a和在水中落至最深处的时间t2，并最终求得木球的密度ρ木和下沉的最大深度h2，需隔离木球在水中下沉过程分析． 　　3、隔离的优化选择 　　一些物理问题中，往往涉及几个研究对象和几个运动过程，为了使解题快捷，必须认真审题，揭示物理现象的本质，优化选择所要隔离的某个研究对象和某段运动过程． 　　[例4] 一个质量可不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图5所示．最初活塞搁置在气缸内壁的固定卡环上，气体柱的高度为H0，压强等于大气压强p0．现对气体缓慢加热，当气体温度升高了△T = 60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升．继续加热直到气柱高度为H1=1.5H0．此后，在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂全部取走时，气柱高度变为H2 = 1.8H0，求此时气体的温度．（不计活塞与气缸之间的摩擦．） 　　[解析] 研究对象应选封闭在气缸中的气体，在状态变化过程中质量保持不变．状态变化过程：气体先等容升温，至压强为p时活塞开始上升，再等压升温至高度H1，然后等温降压至高度H2． 　　 设气体最初温度为T0，则活塞刚离开卡环时温度为T0+△T，压强为p1．由等容升温过程得 　　设气柱高度为H1时温度为T1，由等压升温过程得 　　设气柱高度为H2时温度为T2，由等温膨胀过程（T2 = T1）得