2020《复习方案》高考物理人教版一轮复习讲义：第三章核心素养提升——科学思维系列（二）

核心素养提升——科学思维系列(二)

“转移研究对象法”的应用

1．方法概述：牛顿第三定律确定了物体间相互作用的规律，分析某作用力时，若其受力物体的受力复杂或已知信息较少，而其反作用力的受力物体的受力较简单或已知信息较多时，可考虑应用转移研究对象法．

2．应用思路：

(1)分析所求力的受力物体的受力情况和已知信息，判断该力是否可以直接求出．

(2)若不能直接求出，则转移研究对象，分析待求力的反作用力．

(3)求出其反作用力后，由牛顿第三定律确定待求力的大小、方向．

(2019·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)(　　)

A．510 N   B．490 N

C．890 N   D．910 N

【分析】　(1)分析建筑材料对绳子的拉力时，可转换为分析绳子对建筑材料的拉力．

(2)分析工人对地面的压力时，可转换为分析地面对人的支持力．

【解析】　设绳子对建筑材料的拉力为F1，F1－mg＝ma，F1＝m(g＋a)＝210 N，绳子对人的拉力F2＝F1＝210 N．人处于静止，则地面对人的支持力FN＝m0g－F2＝490 N，由牛顿第三定律知：人对地面的压力FN′＝FN＝490 N，选项B正确．

【答案】　B

(2019·保定模拟)(多选)如图，一个人站在水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则(　　)

A．箱子对木板的摩擦力方向向右

B．木板对地面的摩擦力方向向左

C．木板对地面的压力大小为3mg

D．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg

【分析】　(1)分析箱子对木板的摩擦力时，可转换为分析木板对箱子的摩擦力．

(2)分析木板对地面的摩擦力和压力时，可转换为分析地面对木板的摩擦力和支持力．

【解析】　以箱子为研究对象，水平方向上，木板对箱子的摩擦力与人推箱子的力平衡，所以，木板对箱子的摩擦力方向向左，根据牛顿第三定律，箱子对木板的摩擦力方向向右，选项A正确；以整体为研究对象，地面对木板的支持力与整体所受的重力平衡，所以地面对木板的支持力为3mg，根据牛顿第三定律，木板对地面的压力大小为3mg，选项C正确、D错误；以整体为研究对象，地面对木板的摩擦力为0，所以木板对地面的摩擦力为0，选项B错误．

【答案】　AC

转换研究对象受力分析的一般步骤

(1)合理选取研究对象，一般以受力较少、分析起来较容易的物体为研究对象，有时“整体法”与“隔离法”综合应用．

(2)做好对研究对象的受力分析和运动情况分析，确定哪些力是作用力和反作用力．

(3)利用牛顿第三定律把已知力或所求力转移至研究对象上，求合力．

(4)对于不宜直接分析的物体，如地面，可转而分析与之接触的物体，解出作用力后，再利用牛顿第三定律说明反作用力的大小和方向．

1．如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竿，竿上有一质量为m的人可以看成质点，当此人沿着竖直竿以加速度a加速下滑时，竿对地面上的人的压力大小为(　B　)

A．(M＋m)g＋ma　　 B．(M＋m)g－ma

C．(M＋m)g   D．(M－m)g

解析：对竿上的人分析，根据牛顿第二定律得：mg－f＝ma，解得：f＝mg－ma，则由牛顿第三定律知人对竿的摩擦力

为：f′＝f＝mg－ma，对竿分析，根据共点力平衡得：N＝Mg＋f′＝(M＋m)g－ma.由牛顿第三定律得竿对地面上的人的压力大小为(M＋m)g－ma，故B正确，A、C、D错误．

2．如图所示，两块小磁铁质量均为0.5 kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L0＝10 cm，劲度系数k＝100 N/m.当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L＝11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小．(g取10 m/s2)

解析：对A受力分析，如图所示，由平衡条件得

k(L－L0)＋F－mg＝0　解得F＝4 N

故B对A的作用力大小为4 N，方向竖直向上

由牛顿第三定律得A对B的作用力

F′＝F＝4 N，方向竖直向下

对B受力分析如图所示，由平衡条件得FN－mg－F′＝0

解得FN＝9 N

由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9 N.

答案：9 N