Question

高一物理 牛二定律斜面问题，整体法和隔离法

一个倾角为θ的斜面M置于粗糙水平面上，上面有个质量为m的物体受到沿斜面向上的力F作用，以下有三种情况，分别求出此时地面对斜面的支持力和摩擦力、
1斜面和物体均保持静止 2物体做匀速运动，斜面静止 3物体沿斜面向上做加速运动，斜面静止
受力分析什么的我都会，就是具体的每一步的计算理不清楚，请用分别用隔离法和整体法帮我分析计算一下，谢谢！
另外还有一题，是物体受到水平向右的力，其它的都一样，如果可以 帮我解决一下，非常感谢

Answer 1

是否用隔离法或者整体法分析，需要看你解决什么问题，不能乱用的。

 

题中没有提到物体与斜面有摩擦力，现在按照物体与斜面没有摩擦力，斜面对地面的摩擦系数为u分析：

 

1、物体在斜面上保持静止时，F力必须与物体的重力在斜面上向斜下的分力相等，否则，物体会下滑。则隔离物体，其受力如图所示：

 

 

 

图中应有：

平行于斜面方向   

F＝mgsinθ

垂直于斜面方向，斜面对物体的支撑力

N＝mgcosθ

 

斜面隔离体的受力如图所示：

 

 

 

图中，地面对系统的支撑力

N1＝Mg－N*cosθ=Mg－mgcosθ*cosθ

地面对系统的摩擦力

f＝Nsinθ=mgcosθ*sinθ＜uN1（因为系统不移动）

 

2、物体在斜面上匀速向上运动时，受力跟第一种情况完全一样（物体保持静止和匀速运动，都属于受力平衡状态），无需再分析。

 

3、物体在斜面上匀速向斜上加速度为a运动时，物体隔离体受力如图所示：

 

 

 

有：

平行于斜面方向，物体作加速度a运动，即：   

F－mgsinθ＝ma

 

垂直于斜面方向，斜面对物体的支撑力

N＝mgcosθ

 

 

斜面隔离体受力如图：

 

 

 

图中，地面对系统的支撑力

N1＝Mg+N*cosθ＝Mg+mg*cosθ*cosθ

 

地面对系统的摩擦力

f＝Nsinθ=mgcosθ*sinθ≤uN1（因为斜面不移动）

 

 

如果将F力改为水平方向，则受力如下各图，就不一一分析了。

这是物体静止或者匀速运动的隔离体受力分析图：

 

 

这是物体静止或者匀速运动时，斜面隔离体受力分析图：

 

 

这是物体加速运动的隔离体受力分析图：

 

 

这是物体加速运动时，斜面隔离体受力分析图：

Answer 2

先给你确定一下：整体法和隔离法是相当重要的两部分，必须熟练掌握，否则你高中混不开。整体法一般适用于系统中的物体均有统一加速度时，隔离法正是没有统一加速度是你考虑方法，到你熟练掌握后很多题其实你一眼就能看出整体还是隔离，甚至到直接心算出答案
还是先解决你的问题：
1.斜面和物体保持静止，系统所有a=0,明显整体考虑，自然地面对斜面的支持力为Mg+mg-Fsinθ,同时视为整体后自然有左右相关的力F，地面对斜面的摩擦力为为Fcosθ
你若是要考虑隔离法我只能简略的说：物体受三个力(恰好无摩擦力)或者四个力作用，斜面受四个力(恰好斜面与物体无摩擦力)或者五个力作用，你要分析地面与斜面的力，自然隔离出斜面分析，你会发现无论①物体与斜面有没有摩擦力②甚至有摩擦力且摩擦力方向要么向上③要么向下时，斜面整体都会向右有分力(此处不懂可以追问)，需要地面的摩擦力来平衡
2.物体做匀速运动时，系统所有a仍然=0，所有同样的整体考虑如上即可。
但是你要隔离考虑时就产生了确定性，受力是确定的，物体四个力，斜面五个力。。。这时你要考虑的问题变成了一个：物体是向上还是向下运动，自然摩擦力方向不同，这时隔离出斜面分析时，你考虑的问题变成了摩擦力①方向要么向上②要么向下，斜面的受力分析仍然如上述1.可知，需要地面的摩擦力平衡
3.这个是最麻烦的问题了:你硬要在这种情况下使用整体法，可以把物体的加速度视为系统产生的加速度。。只是这个加速度没有使斜面运动，因为两个物体本身没有必然的连接。当年想象一个整体视为一个物体时，受到F和重力支持力，你把重力和支持力先合力之后发现，这个力方向都是不同的，却能产生于F相同方向的合加速度a，这难道不奇怪吗？没有地面的摩擦力能做到吗？(建议这需要自己画张图立马就清醒了一个物体四个力),所以地面的支持力和摩擦力可以算出来的，只是这个加速度产生的力只能用ma表示，与M无关
隔离法就好看多了，物体四个力而且摩擦力方向确定沿斜面向下，自然隔离出斜面就会发现明显左边需要地面的摩擦力来平衡右边的力。

码了这么多字，估计你看的心情都没了，不过隔离法和整体法确实很重要，你要在明显整体法的情况下用隔离法就自然麻烦费事，但是你要再隔离法的情况下使用整体法，就需要你本身对各个物体受力了如指掌而且要了解这些力的相互作用是否影响整体，这是关键。
看懂以上分析的前提是你得清晰明白的了解整体法后什么是内力什么是外力
最后祝你高中三年物理有所成，全部手打，真是累死了

追问

你说的那个1我不太懂，为什么斜面整体都会向右有分力

追答

错错。我看错你问的了。。不好意思。。。
那个要分三种情况对吧， 而且三种情况你需要画图而且需要对比物体和斜面来了解，如果你方便的话，加我QQ442406363我更好解释一点

追问

这个我懂了，那第三问，物体对斜面的摩擦力是向上的吗，

追答

对，因为物体受到沿斜面向下的摩擦力咯，根据牛顿第三定理咯 ~