2008高考物理专题复习+模型组合讲解——
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2008年北京⾼考理综物理第24题解析第⼀部分:王尚总评2008年北京⾼考理综物理试卷整体上命题⼯作⾮常成功。
作为物理压轴题的第24题表现尤为抢眼:以⼒学为考点,相⽐于06、07年物理试卷以电磁学来“压轴”是⼀次变⾰。
这个⼒学模型简单,但考察知识⼴⽽深,把两种情况典型运动进⾏对⽐,考察深⼊。
本题可以说是典型的⼒学物理模型难题。
纵观我们近⼏年的物理压轴题,2011年静电场振荡模型、2010年云层中⾬滴的碰撞形成、2009年多物体连续碰撞模型的考察⼏乎都是沿⽤了这样的命题思路:题⽬中模型的描绘⽐较抽象,需要依据题意,深⼊进⾏运动模式、能量及动量分析。
王尚把08年北京⾼考物理第24题考点归纳如下:碰撞和动量守恒定律;动量定理;平抛运动;动量的⽐较;速度的分解;从命题的⾓度来说,本题的考察点侧重于平抛运动与固定轨迹运动两种运动模式的对⽐分析。
后者运动模式是王尚给⼤家总结的⾼中物理“七⼒⼋运动”中的第⼋种运动:“⾮标准运动” 。
第⼆部分:原题回顾2008年北京⾼考理综物理第24题原题如下(王尚把重点内容作了标记):(20分)有两个完全相同的⼩滑块A和B,A沿光滑⽔平⾯以速度v0与静⽌在平⾯边缘O点的B发⽣正碰,碰撞中⽆机械能损失。
碰后B运动的轨迹为OD曲线,如图所⽰。
(1)已知滑块质量为m,碰撞时间为t,求碰撞过程中A对B平均冲⼒的⼤⼩。
(2)为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端⽆初速下滑的运动,特制做⼀个与B平抛轨道完全相同的光滑轨道,并将该轨道固定在与OD曲线重合的位置,让A沿该轨道⽆初速下滑(经分析,A 下滑过程中不会脱离轨道)。
a.分析A沿轨道下滑到任意⼀点的动量pA与B平抛经过该点的动量pB的⼤⼩关系;b.在OD曲线上有⼀M点,O和M两点连线与竖直⽅向的夹⾓为45°。
求A通过M点时的⽔平分速度和竖直分速度。
具体的答案及解析见word版本附件:2008年北京⾼考理综物理第24题解析第三部分:题⽬条件深度解读:1,“⽆机械能损失”说明没有能量损失,我们需要列出能量守恒,不要遗漏。
专题报告:从基本物理模型到组合——构建解决物理问题的思路、习惯、和方法1.力学部分1.1精通基本模型1.2掌握组合模型1.3玩转高考题型2.电学部分1.1场•包括电场、磁场和复合场,核心方法仍为力学方法•以带电粒子(或导体棒)为研究对象,进行“受力分析、运动分析、能量分析”,列出相应的平衡、加速和能量方程1.2路•包括直流电路、交流电路和电磁感应•核心方法--以欧姆定律为核心,以电路为研究对象进行综合分析1.力学部分I类:直直组合①②③vfGvv停止V=?静止V=?④⑤⑥典型问题.一物体静止在水平面上,已知m =1 kg,μ=0.1,现用水平外力F =2 N 拉其运动5 m 后立即撤去水平外力F ,求其还能滑多远?(g 取10 m/s 2)2010安徽理综22.质量为2kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动。
一段时间后撤去F ,其运动的v -t 图象如图所示。
g 取10m/s 2,求; (1)物体与水平间的动摩擦因数μ; (2)水平推力F 的大小;(3)0-10s 内物体运动位移的大小。
2012安徽理综22.质量为m=0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的t v 图象如图所示。
球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。
该球受到的空气阻力大小恒为f ,取g=10 m/s2, 求: (1)弹性球受到的空气阻力f 的大小(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h2009江苏单科13.航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2㎏,动力系统提供的恒定升力F =28 N 。
试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。
设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g 取10m/s 2。
(1)第一次试飞,飞行器飞行t 1=8s 时到达高度H=64m 。
求飞行器所阻力f 的大小(2)第二次试飞,飞行器飞行t 2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。
求飞行器能达到的最大高度h(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 32006上海单科.如图所示,质量为10 kg 的物体在F =200 N 的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°。
高考物理模型专题归纳总结一、引言高考物理考试中的物理模型是学生们备考的重点内容之一。
物理模型的理解和应用能力是解题的关键。
在高考物理考试中,常见的物理模型包括力学模型、电磁感应模型、光学模型等等。
本文将对这些物理模型进行归纳总结,帮助广大考生更好地掌握和应用这些知识。
二、力学模型1. 牛顿运动定律模型牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律是力学模型中最基础的内容。
牛顿第一定律指出物体如果没有外力作用,将保持匀速直线运动或静止状态。
牛顿第二定律则给出了物体力学模型的数学表达式F=ma,其中F为物体所受合力,m为物体质量,a为物体加速度。
牛顿第三定律则说明了作用力与反作用力相等并方向相反的关系。
2. 弹性模型弹簧弹性模型是高考中常见的题型,通过应用胡克定律和弹簧势能公式进行计算。
胡克定律描述了弹簧伸长或缩短的变形与所受力的关系,F=kx,其中F为作用在弹簧上的力,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的伸长或缩短量。
弹簧势能公式为E=1/2kx²,其中E为弹簧的势能。
3. 圆周运动模型圆周运动模型中,角速度、角加速度、圆周位移与线位移的关系是基础内容。
角速度ω定义为角位移θ与时间t的比值,单位为弧度/秒。
角加速度α定义为角速度的变化率,单位为弧度/秒²。
圆周位移和线位移之间的关系为s=rθ,其中s为圆周位移,r为半径,θ为角位移。
三、电磁感应模型1. 法拉第电磁感应模型法拉第电磁感应模型是高考物理中的重要内容,应用于电磁感应的计算和分析。
法拉第电磁感应定律指出,通过导线的磁通量的变化率产生感应电动势,其大小和方向由导线所围成的回路和磁场变化率决定。
可以通过Faraday公式ε=-dΦ/dt进行计算,其中ε为感应电动势,Φ为磁通量,t为时间。
2. 毕奥-萨伐尔定律毕奥-萨伐尔定律描述了通过导体的电流所产生的磁场与导体所受磁场力的关系。
根据该定律,通过导体的电流所产生的磁场方向垂直于电流方向,其大小与电流强度和导线到磁场中心的距离正比。
2008高考物理三轮复习知识点串透态度决定一切,细节是成败的关键第一讲物体的平衡问题的分析方法。
一.知识网络二.热点透析(一)三个模型的正确理解:1.轻绳(1)不可伸长——沿绳索方向的速度大小相等、方向相反。
(2)不能承受压力,拉力必沿绳的方向。
(3)内部张力处处相等,且与运动状态无关。
2.轻弹簧(1)约束弹簧的力是连续变化的,不能突变。
(2)弹力的方向沿轴线。
(3)任意两点的弹力相等 3.轻杆(1)不可伸长和压缩——沿杆方向速度相同。
(2)力可突变——弹力的大小随运动可以自由调节。
(二)受力分析习惯的养成: 1.受力分析的步骤: (1)重力是否有()⎩⎨⎧微观粒子动研究动量定理应用和圆周运宏观物体(2)弹力看四周⎩⎨⎧--弹簧的弹力多解性利用牛顿定律力的存在性判断大小 f=?u mg f=?umg cos θ 滑动摩擦力方向:与相对运动方向相反 (3)分析摩擦力大小:由牛顿定律决定 静摩擦力 由牛顿定律判定方向:多解性 (4)不忘电磁浮 2.正确作受力分析图受 力 分 析 确 定 研 究 对 象 要求:正确、规范,涉及空间力应将其转化为平面力。
(三)共点力平衡的分析方法1.判断——变量分析(1)函数讨论法(2)图解法(△法) 方法的 (3)极限法 选择思路(4)物理法2.平衡状态计算:Rt △:三角函数勾股定理 三个 力作用——合成平衡法: F 12=-F 3构成封闭△→解△一般△: 正弦定理、余弦 定理、相似定理∑F x =0 受四个力及以上——分解平衡法∑F y =0第二讲力与运动一.知识图表二.热点透析运动受力紧相连,严谨笃实细分析,临界隐含图助研,物理模型呈眼前(一)动态变量分析——牛顿第二定律的瞬时性1.动态过程分析大小力加速度速度变化(V max V min V=0)力方向有明显形变产生的弹力不能突变2.瞬时状态的突变无明显形变产生的弹力不能突变接能的刚性物体必具有共加速度矢量性(确定正方向)关键运动示意图,对称性和周期性,v-t图a是否一样3.运动会成分解方法的灵活使用按正交方向分解平抛运动⇒按产生运动的原因分解渡河问题(二)牛顿定律与运动1.在恒力作用下的匀变速运动(1)句变速直线运动的研究技巧矢量性(确定正方向)关键运动示意图,对称性和周期性,v-t图a是否一样(往复运动)(2)研究匀变速曲线运动的基本方法(出发点)——灵活运用运动的合成和分解按正交方向分解抛体运动⇒带电粒子在电场中的运动按产生运动的原因分解渡河问题2.在变力作用下的圆周运动和机械振动(1)圆周运动①圆周运动的临界问题绳子T=0 圆周轨道的最高点、最低点(绳型、杆型)的极值速度临界轨道N=0摩擦力f=fmax 锥摆型、转台型、转弯型的轨道作用力临界②典型的圆周运动:天体运动、核外电子绕核运动、带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在多种力作用的圆周运动③等效场问题④天体运动问题考虑多解性(2)振动过程分析对称性V |a| |F|的对称平衡位置的确定特殊位置特征(3)圆周运动、振动、波的系列解的确定方法考虑时空周期性运动的双向性第三讲动量和能量一.知识图表二.热点透析(一)四个物理量的比较功:——①F ②S ③功的正负判断方法 ④变力功的求法 ⑤一对内力功功率:①定义式②意义③平均功率④α⑤功率与加速度⑥机车 启动与最大速度1.功和冲量 冲量:——①变力冲量的求法 ②对合冲量的理解 ③一对内力的冲量功和冲量比较区别:一矢一标2.动量与动能 关系:k k mE P mp E 222==P E k ∆∆与的关系:变化k E P 一定变化;P 变化;k E 不一定变化 (二)四个规律的比较1.动能定理和动量定理E k 增ΔE k :E k 减待速度突变过程中的能量变化(碰撞、绳子拉紧、子弹打击、反冲、爆炸等)2.动量守恒定律和机械能守恒定律 (1)条件的比较 碰撞模型 (2)典型问题 反冲与爆炸 人船模型 三.功能关系 功=能的变化∑∆=k i E W∑∆+∆=p k E E W 除重力 ∑∆+∆=弹除弹力p k E E W ∑∆+∆=电除电力p k E W ε∑+∆=电除安培力E E W k电电弹安培力弹力电场力除重力E E E E W p p k +∆+∆+∆+∆=∑ε,,,即:功的表述中已考虑某力对应的能,在能量变化的表述中不考虑该力对应的能的变化。
2008高考物理专题复习《复合场中的圆周运动》一、教学目标:1、知识与技能:通过讨论带电体在复合场中做圆周运动的条件、特点、规律及其应用,培养学生构建知识体系、建立物理模型的能力;灵活运用力、动量、能量三大观点处理复合电场中的综合问题的能力;分析归纳、比较推理及数学运算能力。
2、过程与方法:通过合作与探究、讲解与练习,领会物理综合问题的过程分析方法和状态分析方法。
3、情感态度价值观:让学生在师生互动学习,总结建立物理模型的过程中,感受物理学的美,体会学习过程的快乐。
二、教学重点:灵活运用力、动量、能量三大观点处理复合场中的综合问题 三、教学难点:建立复合场模型 四、教学方法:讲练结合 五、教学设计: 1、引入课题:实物演示:一段绳连接一个小球,使小球在竖直面内做圆周运动,学生观察思考小球运动中速度的变化。
前面我们复习了电场强度、电场力、电势、电势能等基本概念,知道电场力和力学中的力作用在物体上一样满足牛顿运动定律,一样对时间积累而使带电体获得动量,一样对空间积累而使带电体获得能量,带电体在电场力等力的作用下一样能够做圆周运动,今天我们一起来探讨一下怎么处理复合场中的圆周运动问题。
2、互动学习:(1)情景展示:如图1所示,一条长为L 的绝缘轻绳一端固定悬挂在O 点,一端连接一个带电量为+q 、质量为m 的金属小球置于qE=mg 的水平向右的匀强电场中,在A 点给小球一个水平向右的初速度V 0,使小球能够在竖直面内做完整的圆周运动。
不计空气阻力和漏电。
试分析金属小球的运动情况。
分析:以初速度V 0释放小球后,小球在重力mg 、电场力qE 和绳的拉力T 作用下绕O 点做圆周运动,运动到圆周上的某点P ,如图2所示,小球所受重力mg 和电场力qE 的合力F 合(恒力)必然与绳的拉力T 反向。
在P点,我们发现小球无论向哪个方向运动,这个合力总是对小球做负功,由动能定理可知小球的速度必然减小,即小球运动到P 点时速度V 1最大,动能最大。
高三物理专题复习板块模型研究必备:物理模型之“滑块-木板”模型滑块-木板”模型是力学的基本模型之一,经常出现在直线运动和牛顿运动定律的复中。
分析这类问题有利于培养学生的想象和思维能力。
此外,这个模型也经常作为高考或模拟考试的压轴题出现,因此同学们需要重视。
这个模型在多个角度下都可以进行命题,例如多过程定性分析、多过程相对运动、相对运动与力与运动图像应用临界问题的分析等。
在解题时,需要注意判断是否相对运动、滑离时的速度、相对运动的时间、相对运动的位移和损失的机械能等问题。
以下是三个“滑块-木板”模型的例题:1.如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面。
若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中,桌布对鱼缸摩擦力的方向向左,鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等,若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将不变,若猫减小拉力,鱼缸有可能滑出桌面。
2.如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。
A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为μ。
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
现对A施加一水平拉力F,则当F2μmg时,A相对B 滑动;无论F为何值,B的加速度不会超过μg。
3.如图所示,一足够长的木板静止在粗糙的水平面上,t=时刻滑块从板的左端以速度v水平向右滑行,木板与滑块间存在摩擦,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
滑块的v-t图像可能是图中的一种。
总之,这类问题的解答有一个基本技巧和方法:在物体运动的每一个过程中,若两个物体的初速度不同,则两物体必然相对滑动。
和物块施加一个水平方向的拉力F,使得它们一起沿斜面向上运动,求:1)当F=10N时,木板和物块的加速度分别是多少?2)当F逐渐增大时,木板和物块的加速度如何变化?3)当F达到一定值时,物块将会脱离木板而单独向上运动,求这个临界值F4)当F继续增大时,木板的运动情况如何?给出合理的解释。
. . . .. . .08高考物理命题热点解读江苏省常州高级中学 丁岳林§1.经典模型与陈题翻新一题多变1.[07四川18].如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m 的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m 的小球从槽高h 处开始自由下滑 C 中A .在以后的运动过程中,小球和槽的动量始终守恒B .在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功C .被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动D .被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,小球能回到槽高h 处★陈题链接[93全国T12] 小物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上。
从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力( ) (A)垂直于接触面,做功为零 (B)垂直于接触面,做功不为零(C)不垂直于接触面,做功为零 (D)不垂直于接触面,做功不为零2.[07北京20].在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块。
开始时滑块静止。
若在滑块所在空间加一水平匀强电场E 1,持续一段时间后立刻换成与E 1相反方向的匀强电场E 2。
当电场E 2。
与电场E 1持续时间相同时,滑块恰好回到初始位置,且具有动能E k 。
在上述过程中,E 1对滑块的电场力做功为W 1,冲量大小为I 1;E 2对滑块的电场力做功为W 2,冲量大小为I 2。
则 C 难A .I 1=I 2B .4I 1=I 2C .W 1=0.25E k ,W 2=0.75E kD .W 1=0.20E k ,W 2=0.80E k★陈题链接[95上海T5]一物体静止在光滑水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F 1,经时间t 后撤去F 1,立即再对它施一水平向左的恒力F 2,又经时间t 后物体回到出发点。
在这一过程中,F 1、F 2分别对物体做的功W 1、W 2间的关系是( )A .W 2=W 1B .W 2=2W 1C .W 2=3W 1D .W 2=5W 1[96全国T21]在光滑水平面上有一静止的物体。
2008高考物理二、三轮复习的策略第二轮复习:专题训练,查漏补缺二轮复习首先进行大单元综合复习和训练,注意知识的归纳和总结,注意物理学科不同部分知识间的相互联系和渗透。
通过归纳、类比、图表、知识结构图等形式,将分布在各章节零散而又有内在联系的知识点联系起来,形成便于记忆和巩固的知识网络,从新的高度把握整个知识结构体系,为知识的迁移奠定坚实的基础。
其次要认真搞好专题复习,对物理学的主干知识(考试说明中的Ⅱ层次内容),应做到深刻理解,并能灵活运用。
重视联系生活、生产实际问题的训练,重视近代物理知识、设计性实验的专题训练。
对高考第一轮复习中的薄弱环节,要有针对性地进行专题复习,及时、认真、独立完成老师设计的专题训练,对做错的题进行专题过关、查漏补缺、深化知识。
重视物理学科中基本的、核心的、可再生性的高考热点内容(如能量、场、振动和波等),注重信息题、新情景题的专题训练,不断提高获取和处理信息的能力,把握物理学重要的研究方法,要重视物理解题方法的归类总结和专题训练。
常用的物理解题有构建物理模型法、物理解题中的数学方法,高考题中隐含条件的挖掘、等效法、极端假设分析法、估算法、图象法等。
第三轮复习:综合训练,回归课本三轮复习一般安排在考前45天至考前15天,以模拟训练、过关训练及其讲评为主要形式,旨在培养同学们的应试能力和训练良好的竞技状态,进一步强化重要的公式、定律、规律。
对题型、题量、难度的控制通过不同层次要求的试卷来训练,使同学们有多种心理准备,从而能从容地走进高考考场。
第三轮复习应注意了以下几个方面。
⑴处理好做练习与看课本的关系,强调同学必须重视课本。
⑵处理好做新练习与看原来练习的关系。
一方面要做一定量的新练习,另一方面要重温以往练习、考试过的题,做错的固然要再订正,原来做对的典型题也要求再重新熟悉思路。
⑶抓主干知识与全面复习的关系。
⑷高考的热点与冷避点。
尤其是关注社会热点问题、重大的科技问题的动态。
2008高考物理总复习 专题十二 物理模型的构建问题训练题【方法与规律】随着高考改革的深入,新高考更加突出对考生应用能力及创新能力的考查,大量实践应用型、信息给予型、估算型命题频繁出现于卷面,由此,如何于实际情景中构建物理模型借助物理规律解决实际问题则成了一个重要环节.理想化模型就是为便于对实际物理问题进行研究而建立的高度抽象的理想客体.高考命题以能力立意,而能力立意又常以问题立意为切入点,千变万化的物理命题都是根据一定的物理模型,结合某些物理关系,给出一定的条件,提出需要求的物理量的.而我们解题的过程,就是将题目隐含的物理模型还原,求结果的过程.(一)模型建立的基本程序解答、必要讨论数学规律物理规律、方法简谐振动匀速圆周运动匀变速直线运动匀速直线运动理想运动模型匀强场(等)弹簧振子单摆理想气体点电荷质点理想化研究对象物理模型实际问题合理简化→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧−−−→− 关键:认识实际问题的本质特征,同化物理模型(二)运用物理模型解题的基本程序:(1)通过审题,摄取题目信息.如:物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等.(2)弄清题给信息的诸因素中什么是起主要因素.(3)在寻找与已有信息(某种知识、方法、模型)的相似、相近或联系,通过类比联想或抽象概括,或逻辑推理,或原型启发,建立起新的物理模型,将新情景问题“难题”转化为常规命题.(4)选择相关的物理规律求解.【经典例题】[例1] 试估算金原子Au 19779的大小,并从α粒子散射实验中估算金核的大小.设α粒子速度v α=1.60×107m/s ,质子质量m p =1.67×10-27kg ,基元电荷e=1.60×10-19C ,静电引力恒量为k=9×109N ·m 2/C 2,金的密度ρ=19.3×103kg/m 3,阿伏加德罗常数为N=6.02×1023mol -1已知试探电荷q 在距点电荷Q 为r 处时具有的电势能E p =k rq Q ∙.(计算结果取一位有效数字) [解析]金原子的摩尔体积为V=M/ρ=33103.1910197⨯⨯-=1.02×10-5m 3.单个分子的体积v/N A =1.696×10-29m 3设金原子直径为d ,则根据v=361d π,代入数据后得d=1⨯10-10m. 当α粒子最接近金核时,可以认为α粒子的速度几乎减小为零,此时有 rQq k E v m P ==221αα 代数据后得r=4⨯10-14m[小结]本题中估算金原子的直径,需建立原子的球体模型,用球体积最终求得分子的直径。
2008高考物理专题复习 模型组合讲解——滑轮模型
【模型概述】
滑轮是生活中常见的器具,根据其使用方法有动滑轮与定滑轮,在试题中还有它的“变脸”模型,如光滑的凸面(杆、球、瓶口等)。
【模型讲解】
一、“滑轮”挂件模型中的平衡问题
例1. (2005年烟台市检测题)如图1所示,将一根不可伸长、柔软的轻绳左、右两端分别系于A 、B 两点上,一物体用动滑轮悬挂在轻绳上,达到平衡时,两段绳子间的夹角为1θ,绳子张力为1F ;将绳子右端移到C 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为2θ,绳子张力为2F ;将绳子右端再由C 点移到D 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为3θ,绳子张力为3F ,不计摩擦,并且BC 为竖直线,则( )
A. 321θθθ<=
B. 321θθθ==
C. 321F F F >>
D. 321F F F >=
图1
解析:由于跨过滑轮上绳上各点的张力相同,而它们的合力与重力为一对平衡力,所以从B 点移到C 点的过程中,通过滑轮的移动,2121F F ==,θθ,再从C 点移到D 点,3θ肯定大于2θ,由于竖直方向上必须有mg F =2cos
2θ,所以23F F >。
故只有A 选项正确。
二、“滑轮”挂件模型中的变速问题
例2. 如图2所示在车厢中有一条光滑的带子(质量不计),带子中放上一个圆柱体,车子静止时带子两边的夹角∠ACB=90°,若车厢以加速度a=7.5m/s 2向左作匀加速运动,则带子的两边与车厢顶面夹角分别为多少?
由于AC 、BC ma ,在向左作mg F F ma F F T T T T =+=-βαβαsin sin cos cos ,
代入数据求得︒=︒=9319βα,
说明:本题受力分析并不难,但是用数学工具解决物理问题的能力要求较高。
三、“滑轮”挂件模型中的功能问题
例3. 如图3所示,细绳绕过两个定滑轮A 和B ,在两端各挂一个重为P 的物体,现在A 、B 的中点C 处挂一个重为Q 的小球,Q<2P ,求小球可能下降的最大距离h 。
已知AB 的长为2L ,不计滑轮和绳之间的摩擦力及绳的质量。
图3
解析:选小球Q 和两重物P 构成的整体为研究对象,该整体的速率从零开始逐渐增为最大,h ),如图4在整个过程中,只有
Q 的小球重力势能的减少量等于重为P 的两个物体重力势能的增加量,即)(222L L h P -+。
从而解得2
244Q P PLQ h -=
【模型要点】
“滑轮”模型的特点为滑轮两侧的受力大小相等,在处理功能问题时若力发生变化,通常优先考虑能量守恒规律,也可采用转化法求解。
【误区点拨】
注意“死杆”和“活杆”问题。
如:(2006年无锡统考)如图(a)轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体。
∠ACB=30°;图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求细绳AC段的张力F TAC与细绳EG的张力F TEG之比?
【模型演练】
1. 在图6所示的装置中,绳子与滑轮的质量不计,摩擦不计,悬点a与b之间的距离远大于两轮的直径,两个物体的质量分别为m1和m2,若装置处于静止状态,则下列说法错误的是()
A. 2m 可以大于1m
B. 2m 必定大于2
1m C. 2m 必定等于1m
D. 1θ与2θ必定相等
答案:C
图6
2. (上海徐汇区诊断)如图7所示,质量分别为M 和m (M>m )的小物体用轻绳连接;跨放在半径为R 的光滑半圆柱体和光滑定滑轮B 上,m 位于半圆柱体底端C 点,半圆柱体顶端A 点与滑轮B 的连线水平。
整个系统从静止开始运动。
设m 能到达圆柱体的顶端,试求:
(1)m 到达圆柱体的顶端A 点时,m 和M 的速度。
(2)m 到达A 点时,对圆柱体的压力。
图7
答案:(1)2)(21
21
v m M mgR R Mg +=-π
m M mgR
R Mg v +-=2π
(2)N F m g R m v -=2
m M g
m Mmg mg F N +--=22π
mg m M m
M m M ++-+=2π。