受力分析:多物体模型(3)
多物体模型是高中受力分析专题的重点:几个物体叠放、并排或通过绳、杆相连时,要先明确研究对象,再决定整体分析还是隔离分析。本页为第3个多物体情境的互动演示,适合边观察边在纸上画各物体的受力示意图。
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实验目的
会选取研究对象,综合运用整体法和隔离法,找出物体间的相互作用力。
实验原理
隔离法取单个物体,分析它受到的重力、弹力、摩擦力;整体法把几个物体看作系统,只考虑系统外的力。物体间的相互作用力遵循牛顿第三定律:大小相等、方向相反、作用在两个不同物体上。平衡时 F合 = 0,有加速度时 F合 = ma。
实验器材
- 演示中的各个物体
- 物体之间的接触面
- 各物体所受重力
- 接触处的弹力与摩擦力
- 绳或杆的拉力(若有)
- 纸和笔(画受力示意图)
实验步骤
- 观察演示,弄清有几个物体、它们如何接触或连接
- 判断各物体的运动状态:静止、匀速或有加速度
- 用整体法分析系统受到的外力
- 用隔离法逐个画出物体的受力示意图
- 对照物体间的相互作用力,检查是否成对出现
- 核对合力与运动状态是否一致
实验现象与结论
每个物体都受重力;只有接触处才可能有弹力,接触面粗糙且有相对运动或相对运动趋势时才有摩擦力。物体间的相互作用力成对出现、等大反向。整体法与隔离法对同一问题的结论应一致。
注意事项
- 不要漏画或多画力,每个力都要能指出施力物体
- 相互作用力作用在不同物体上,不能抵消
常见问题
- 什么时候用整体法,什么时候用隔离法?
- 求系统外力或共同加速度时多用整体法;求物体间的内力时必须隔离。常常两种方法结合使用。
- 整体法为什么不用考虑物体间的作用力?
- 物体间的作用力是系统内力,成对出现、等大反向,对整个系统的合力没有贡献。
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