解物理题魔针——整体法(一)

物理习题中,所涉及的往往不只是一个单独的物体,或一个孤立的过程,或一个单一的题给条件。这时,如果把所涉及到的多个物体,多个过程,多个未知量作为一个整体来考虑,这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法。
 多个物体的整体
当讨论多个物体组成的系统与外界的作用而不研究整体内部各物体间的相互作用时,可把这些物体作为一个系统来研究。
例题1 在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c,如图1所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块(  )

    A.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右。
    B.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左。
    C.有摩擦力作用,组摩擦力的方向不能确定。
    D.没有摩擦力的作用。

   解:由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,
      故选D
点评:本题若以三角形木块a为研究对象,分析b和c对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了。
  例题2 两根金属杆ab和cd长度均为L,电阻均为R,质量分别为M和m,M>m,用两根长度和电阻均可忽略不计的不可伸长的软件导线将它们连成闭合回路,两导线分别跨绕在一根水平的光滑绝缘杆上,两金

属杆abcd均处于水平位置,如2所示:整个装置处在一个与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感强度为B,若金属杆ab正好在匀速向下运动,求其运动速度V的大小。


  图 2

   解:以两金属杆和导线组成的整体为研究对象。在题述过程中,系统的重力势能逐渐减少,重力对系统所做的功全部转化为系统中的电能(最后又转化为内能),则重力对系统做功的功率,(P1=MgV-mgV)应等于回路中电流做功的功率(P2=I2R),即 (M-m)gv=2I2R。由于ab和cd两杆均切割磁感每各角对应产生感应电动势大小为BIV,且此而感应电动势在回路中形成同方向的电流,故此回路中的电流力。
I=
由上两式联立解得杆运动的速度大小为:V=
   点评:本题的常规解法是分别以ab和cd为研究对象,由两者各自的受力平衡条件(各受重力,安培力和导线的拉力)建立有关方程联立求解,对比起来,可见用上述的连体法求解要高明些。