整体法与隔离法在连接体问题中的应用1.连接体及其特点多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆联系)在一起构成的物体系统称为连接体
连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)
2.处理连接体问题的常用方法(1)整体法:若系统内各物体具有相同的加速度,一般把连接体看成一个整体,由牛顿第二定律求出系统的加速度,然后再根据题目要求将其中的某个物体进行隔离分析并求解它们之间的相互作用力
将整体作为研究对象时只分析外力,物体间的内力不能列入牛顿定律方程中
(2)隔离法:把系统中的各个部分(或某一部分)从系统中隔离出来,作为一个单独的研究对象来分析,从而求解物体之间的相互作用力
[典例] 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图 所示,设运动员的质量为 65 kg,吊椅的质量为 15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦
重力加速度取 g=10 m/s2,当运动员与吊椅一起以加速度 a=1 m/s2 上升时,试求:(1)运动员竖直向下拉绳的力;(2)运动员对吊椅的压力
[解析] (1)设运动员和吊椅的质量分别为 M 和 m,绳对运动员的拉力为 F
以运动员和吊椅整体为研究对象,受力如图甲所示
由牛顿第二定律得2F-(M+m)g=(M+m)a解得 F=440 N由牛顿第三定律得,运动员拉绳的力大小为 440 N
(2)设吊椅对运动员的支持力为 FN,以运动员为研究对象,运动员受到三个力的作用,如图乙所示
由牛顿第二定律得 F+FN-Mg=Ma解得 FN=275 N根据牛顿第三定律得,运动员对吊椅的压力大小为 275 N
[答案] (1)440 N (2)275 N[点评] 整体法与隔离法的选用求解各部分加速度都相同的连接体问题时,要优先考虑整体法,如果还需要求物体之间的作用力,再用隔离法
求连接体问题时,随着研究对象的转移,往往两种方法交叉运