物理 高考物理解題技巧詳解 側重如何解題

2022-05-05 23:45:03 字數 4918 閱讀 9016

高中物理解題技巧

一、整體法

整體法適用於求系統所受的外力,計算整體合外力時,作為整體的幾個物件之間的作用力屬於系統內力不需考慮,只需考慮系統外的物體對該系統的作用力,故可使問題化繁為簡。

例1:在水平滑桌面上放置兩個物體a、b如圖1-1所示,ma=1kg,mb=2kg,它們之間用不可伸長的細線相連,細線質量忽略不計,a、b分別受到水平間向左拉力f1=10n和水平向右拉力f2=40n的作用,求a、b間細線的拉力。

【巧解】由於細線不可伸長,a、b有共同的加速度,則共同加速度對於a物體:受到細線向右拉力f和f1拉力作用,則,即

f=20n 【答案】=20n

例3:如圖1-3所示,質量為m的木箱放在水平面上,木箱中的立桿上套著乙個質量為m的小球,開始時小球在杆的頂端,由靜止釋放後,小球沿杆下滑的加速度為重力加速度的,即,則小球在下滑的過程中,木箱對地面的壓力為多少?

【巧解】對於「一動一靜」連線體,也可選取整體為研究物件,依牛頓第二定律列式:故木箱所受支援力:,由牛頓第三定律知:木箱對地面壓力。

【答案】木箱對地面的壓力

例4:如圖1-4,質量為m的物體a放置在質量為m的物體b上,b與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡諧振動,振動過程中a、b之間無相對運動,設彈簧的勁度係數為k,當物體離開平衡位置的位移為x時,a、b間摩擦力f的大小等於( )

a、0 b、kx c、 d、

【巧解】對於a、b構成的整體,當系統離開平衡位置的位移為x時,系統所受的合力為f=kx,系統的加速度為,而對於a物體有摩擦力,故正確答案為d。

【答案】d

例5:如圖1-5所示,質量為m=2kg的物體,在水平力f=8n的作用下,由靜止開始沿水平方向右運動,已知物體與水平面間的動摩擦因數μ=0.2,若f作用t1=6s後撤去,撤去f後又經t2=2s物體與豎直壁相碰,若物體與牆壁作用時間t3=0.

1s,碰後反向彈回的速度ν=6m/s,求牆壁對物體的平均作用力fn(g取10m/s2)。

【巧解】如果按時間段來分析,物理過程分為三個:撤去f前的加速過程;撤去f後的減速過程;物體與牆壁碰撞過程。分段計算會較複雜。

現把全過程作為乙個整體(整體法),應用動量定理,並取f的方向為正方向,則有代入資料化簡可得fn=280n 【答案】fn=280n

巧練:如圖1-6所示,位於水平地面上的斜面傾角為а,斜面體的質量為m,當a、b兩物體沿斜面下滑時,a、b間無相對滑動,斜面體靜止,設a、b的質量均為m,則地面對斜面體的支援力fn及摩擦力f分別是多少?若斜面體不是光滑的,物體a、b一起沿斜面勻速下滑時,地面對斜面體的支援力fn及摩擦力f又分別是多少?

巧練2:如圖1-7所示,mn為豎直牆壁,pq為無限長的水平地面,在pq的上方有水平向左的勻強電場,場強為e,地面上有一點a,與豎直牆壁的距離為d,質量為m,帶電量為+q的小滑塊從a點以初速vo沿pq向q運動,滑塊與地面間的動摩擦因數為μ,若μmg<eq,滑塊與牆mn碰撞時無能量損失,求滑塊所經歷的總路程s。

二、隔離法

所謂隔離法就是將研究物件(物體)同周圍物體隔離開來,單獨對其進行受力分析的方法。隔離法適用於求系統內各物體(部分)間相互作用。在實際應用中,通常隔離法要與整體法結合起來應用,這樣更有利於問題的求解。

例1:如圖2-1所示,在兩塊相同的豎直木板之間,有質量均為m的4塊相同的磚,用兩個大小均為f的水平力壓木板,使磚靜止不動,則第1塊對第2塊磚摩擦力大小為( )

a、0 b、mg/2 c、mg d、2mg

【巧解】本題所求解的是第1塊對第2塊磚摩擦力,屬於求內力,最終必須要用隔離法才能求解,研究物件可以選1,也可以選2,到底哪個更簡單呢?若選2為研究物件,則1對2的摩擦力及3對2的摩擦力均是未知的,無法求解;而選1為研究物件,儘管2對1的摩擦力及左板對1的摩擦力均是未知的,但左板對1的摩擦力可以通過整體法求解,故選1為研究物件求內力較為簡單。

先由整體法(4塊磚作為乙個整體)可得左、右兩板對系統的摩擦力方向都豎直向上,大小均為4mg/2=2mg,再以1為研究物件分析,其受力圖2-2所示(一定要把它從周圍環境中隔離開來,單獨畫受力圖),1受豎直向下的重力為mg,左板對1的摩擦力f左板豎直向上,大小為2mg,故由平衡條件可得:2對1的摩擦力f21豎直向下,大小為mg,答案應選c項。

【答案】c

例2:如圖2-3所示,斜面體固定,斜面傾角為а,a、b兩物體疊放在一起,a的上表面水平,不計一切摩擦,當把a、b無初速地從斜面頂端釋放,若運動過程中b沒有碰到斜面,則關於b的運動情況描述正確的是( )

a、與a一起沿斜面加速下滑

b、與a一起沿斜面勻速下滑

c、沿豎直方向勻速下滑

d、沿豎直方向加速下滑

【巧解】本題所求解的是系統中的單個物體的運動情況,故可用隔離法進行分析,由於不計一切摩擦,而a的上表面水平,故水平方向上b不受力。由牛頓第一定律可知,b在水平方向上運動狀態不變(靜止),故其運動方向必在豎直方向上。因a加速下滑,運動過程中b沒有碰到斜面(a、b仍是接觸的),即a、b在豎直方向上的運動是一樣的,故b有豎直向下的加速度,答案d正確。

【答案】d

例3:如圖2-4所示,固定的光滑斜面體上放有兩個相同的鋼球p、q,mn為豎直擋板,初狀態系統靜止,現將擋板mn由豎直方向緩慢轉至與斜面垂直的方向,則該過程中p、q間的壓力變化情況是( )

a、一直增大 b、一直減小 c、先增大後減小 d、一直不變

【巧解】本題所求解的是系統內力,可用隔離法來分析,研究物件可以選p,也可以選q,到底選哪個更簡單呢?當然選p要簡單些,因為p受力個數少,p受到重力、斜面的支援力n斜(垂直斜面向上)和q的支援力nq(沿斜面斜向上)共三個力作用,由平衡條件可知,這三個力的合力為零,即重力沿n斜,nq反方向的分力分別與n耕、nq的大小相等,在轉動擋板過程中,重力的大小及方向都不變,而n耕、nq的方向也都不變,即分解重力的兩個方向是不變的,故分力也不變,故d選項正確

【答案】d

例4:如圖2-5所示,人重g1=600n,木板重g2=400n,人與木板、木板與地面間滑動摩擦因數均為μ=0.2,現在人用水平力f拉繩,使他們木板一起向右勻速動動,則( )

a、人拉繩的力是200n

b、人的腳給木板的摩擦力向右

c、人拉繩的力是100n

d、人的腳給木板的摩擦力向左

【巧解】求解人與板間的摩擦力方向,屬求內力,須用隔離法,研究物件可選人,也可以選板,到底選哪個更簡單呢?當然選人要簡單些,因為人受力個數少,以人為研究物件,人在水平方向上只受繩的拉力(水平向右)和板對人的摩擦力兩個力作用,屬二力平衡,故板對人的摩擦力向左,由牛頓第三定律可知,人的腳給木板的摩擦力向右,b、d兩個選項中b選項正確。

繩的拉力屬外力,可用整體法來求解,人與板相對地向右運動,滑動摩擦力水平向左,而其大小為;人與板系統水平向右受到兩個拉力,故由平衡條件可得:2t=f,故t=100n,答案c選項正確。

【答案】b、c

巧練1:如圖2-6所示,半徑為r的光滑球,重為g,光滑木塊厚為h,重為g1,用至少多大的水平f推木塊才能使球離開地面?

巧練2:如圖2-7所示,a、b兩物體疊放在轉台上(a在上,b在下),並隨轉台一起勻速運動,則關於a對b的摩擦力的判斷正確的是( )

a、a對b沒有摩擦力

b、a對b有摩擦力,方向時刻與線速度方向相反

c、a對b有摩擦力,方向時刻指向轉軸

d、a對b有摩擦力,方向時刻背離轉軸

三、力的合成法

乙個力如果產生的效果與幾個力共同作用所產生的效果相同,這個力就叫做那幾個的合力,而那幾個力就叫做這個力的分力,求幾個力的合力叫力的合成。

力的合成遵循平行四邊形法則,如求兩個互成角度的共點力f1、f2的合力,可以把表示f1、f2的有向線段作為鄰邊,作一平行四邊形,它的對角線即表示合力大小和方向。

共點的兩個力f1、f2的合力f的大小,與兩者的夾角有關,兩個分力同向時合力最大,反向時合力最小,即合力取值範圍力│f1-f2│≤│f1+f2│

合力可以大於等於兩力中的任乙個力,也可以小於任乙個力,當兩力大小一定時,合力隨兩力夾角的增大而減小,隨兩力夾角的減小而增大。

如果乙個物體a對另乙個物體b有兩個力作用,當求解a對b的作用力時,通常用力的合成法來求解。

例1:水平橫樑的一端a插在牆壁內,另一端裝有一小滑輪b,一輕繩的一端c固定於牆壁上,另一端跨過滑輪後懸掛一質量m=10kg的重物,∠cba=30°,如圖3-1所示,則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10m/s2)( )

a、50n b、 c、100n d、

【巧解】繩子對滑輪有兩個力的作用,即繩子bc有斜向上的拉力,繩子bd有豎直向下的拉力,故本題所求的作用力應該為以上這兩個力的合力,可用力的合成法求解。

因同一根繩張力處處相等,都等於物體的重力,即tbc=tbd=mg=100n,而這兩個力的夾角又是特殊角120°,用平行四邊形定則作圖,可知合力f合=100n,所以滑輪受繩的作用力為100n,方向與水平方向成30°角斜向下。

【答案】c

例2:如圖3-2所示,一質量為m的物塊,沿固定斜面勻速下滑,斜面的傾角為,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,則斜面對物塊的作用力大小及方向依次為( )

a、,沿斜面向下 b、,沿斜面向上

c、,垂直斜面向下 d、mg,豎直向上

【巧解】斜面對物塊有兩個力的作用,乙個是沿垂直斜面向上支援力n,另乙個是沿斜面向上的摩擦力f,故本題所求的作用力應該為以上這兩個力的合力,可用力的合成法求解。

物塊共受三個力作用:重力mg、支援力n、摩擦力f;由平衡條件可知,這三個力的合力為0,即支援力n、摩擦力f的合力重力mg等大反向,故答案d選項正確

【答案】d

例3:如圖3-3所示,地面上放在乙個質量為m的物塊,現有斜向上的力f拉物塊,物塊仍處於靜止狀態,則拉力f與物體所受到摩擦力f的合力方向為( )

a、斜向左上 b、斜向右上

c、豎直向上 d、條件不足,無法判斷

【巧解】物塊共受四個力作用,重力g、拉力f、摩擦力f以及支援力n,其受力圖如圖3-4所示,我們可以用力的合成法,把四力平衡轉化成二力平衡:即f與f合成,g與n合成,g與n的合力一定豎直向下,故f與f的合力一定豎直向上,故答案c正確。

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