高考物理 年年必考的十大热点问题破解之道 1力学问题破解之道-“对症下药”选规律
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冠夺市安全阳光实验学校高考冲刺应试必看的十个问题一、今年物理高考哪些知识点比较重要?高考的知识点是很多的,所有的要考的知识点都在考试大纲中有说明,哪些是一级的要求,哪些是二级的要求,所以建议考生将认真看看考试大纲,哪些知识点是比较重要的,还有哪些知识点自己掌握得不够好,或者还有哪些知识点自己平常还重视得不够。
往往是一级的知识点是比较基础的要求,二级知识点是高考的要求要更高一些。
二级知识点是高考的重点吗?物理学科包括了几个大的板块,一个是力学、电学、热学、光学、原子物理学。
这几个板块,力学和电学是最重要的。
从表面上来看,力学和电学高考的占分比例都是38%,其他的三个板块占分比例都是8%,这样合起来就是100%。
二、选择题的答题技巧单选题和多选题什么解题办法和答题技巧?选择题一般是10道题,物理没有分单选和多选的,都是不定向的。
根据这几年的高考,通常选择题里面的单选题和多选题,大概都是50%左右的。
而且多选题往往是以双选的形式出现的,这样对备考和参加考试的考生来讲,也有一定的参考价值。
有些题目应该可以从题目表露的信息判断这道题是单选,因为题目中问的答案只能是唯一的,这样就可以断定是单选的,用我们的分析方法找出正确的答案。
如果是判断不出来,估计双选题的可能性比较大。
具体到知识点,哪些板块的内容容易出单选的,哪些板块容易出双选甚至多选题。
例如竖直上抛运动,要求经过抛出点上方某一个位置的时间,经过这个位置的时间是多少?对物理考生来讲,只要具备一定的基础,就应该可以判断出这道题的答案有两个,因为上升的时候要经过这个位置,下落的时候也要经过这个位置。
力学分析问题的基本方法有三条主要的思路。
一、牛顿运动定律。
二、能量的思路,能量的思路包括了机械能守恒定律、功能原理等等。
三、动量的思路,这就包括了动量守恒定律,动量定理。
力学里面这三条思路,在高中物理里边非常重要的,特别是高考。
高考里面不可想象哪次高考都没有牛顿运动定律,或者没有动量守恒定律,或者是没有动能定理和机械守恒定律的。
高中物理:十大重要结论各类题型关键突破口1. 匀变速直线运动的4个重要推论2. 初速度为零的匀变速直线运动的6个推论3. 物体处于平衡状态的几个推论4. 物体在水平面和斜面上运动时的7个推论5. 平抛运动的4个重要推论6. 天体运动中的三角等式关系7. 弹性碰撞中的几个重要结论8. 八大功能关系9. 电场力与能的性质10. 电磁感应中的4个重要推论▶“圆周运动”突破口关键是“找到向心力的来源”。
▶“平抛运动”突破口关键是两个矢量三角形(位移三角形、速度三角形)。
▶“类平抛运动”突破口合力与速度方向垂直,并且合力是恒力!▶“绳拉物问题”突破口关键是速度的分解,分解哪个速度。
(“实际速度”就是“合速度”,合速度应该位于平行四边形的对角线上,即应该分解合速度)。
▶“万有引力定律”突破口关键是“两大思路”。
(1)F万=mg适用于任何情况,注意如果是“卫星”或“类卫星”的物体则g应该是卫星所在处的g;(2)F万=Fn只适用于“卫星”或“类卫星”。
▶万有引力定律变轨问题突破口通过离心、向心来理解!(关键字眼:加速,减速,喷火)。
▶求各种星体“第一宇宙速度”突破口关键是“轨道半径为星球半径”!▶受力分析突破口“防止漏力”:寻找施力物体,若无则此力不存在。
“防止多力”:按顺序受力分析。
(分清“内力”与“外力”——内力不会改变物体的运动状态,外力才会改变物体的运动状态。
)▶三个共点力平衡问题的动态分析突破口矢量三角形法▶“单个物体”超、失重突破口从“加速度”和“受力”两个角度来理解。
▶“系统”超、失重突破口系统中只要有一个物体是超、失重,则整个系统何以认为是超、失重。
▶机械波突破口波向前传播的过程即波向前平移的过程。
“质点振动方向”与“波的传播方向”关系“上山抬头,下山低头”。
波源之后的质点都做得是受迫振动,“受的是波源的迫”(所有质点起振方向都相同波速只取决于介质。
频率只取决于波源。
)▶“动力学”问题突破口看到“受力”分析“运动情况”,看到“运动”要想到“受力情况”。
高考物理难点的破解技巧对于许多高中生来说,高考物理无疑是一座难以逾越的大山。
其中的难点,如复杂的力学问题、抽象的电磁学概念以及令人头疼的综合计算题,常常让同学们感到困惑和无助。
但其实,只要掌握了正确的方法和技巧,这些难点并非不可攻克。
首先,我们来谈谈力学部分。
力学在高考物理中占据了相当大的比重,也是很多同学的“拦路虎”。
解决力学问题的关键在于清晰地理解各种力的概念和性质。
重力、弹力、摩擦力,它们的产生条件、大小和方向的计算方法,都需要牢记于心。
比如,摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,这是一个容易出错但又至关重要的知识点。
在解题时,学会正确地进行受力分析是至关重要的一步。
要按照一定的顺序,先重力,再弹力,最后摩擦力,确保不遗漏任何一个力。
同时,要善于画出受力示意图,将抽象的物理情景直观地展现出来,这有助于我们理清思路。
对于牛顿运动定律的应用,要明确加速度是连接力和运动的桥梁。
通过对物体受力情况的分析,求出加速度,进而可以求出物体的运动状态。
再来说说电磁学。
电磁学部分的难点主要在于概念的抽象性和公式的复杂性。
电场和磁场的概念比较抽象,需要我们通过形象的比喻和实际的例子来加深理解。
比如,可以把电场想象成一片“力的海洋”,电荷在其中会受到力的作用;而磁场就像是一条条“看不见的道路”,电流在其中会受到安培力的作用。
电磁感应是高考的重点和难点之一。
要理解感应电动势的产生条件和大小计算方法,掌握楞次定律判断感应电流的方向。
对于电磁感应中的综合问题,要善于将电磁学知识与力学知识相结合,运用动力学和能量的观点来分析问题。
在学习电磁学公式时,不能死记硬背,要理解每个公式的适用条件和物理意义。
例如,安培力公式 F = BIL 只适用于电流与磁场垂直的情况,如果不垂直,需要将磁场进行分解。
接下来是物理实验。
实验题在高考中占有一定的分值,而且往往是同学们容易丢分的地方。
对于实验原理的理解要透彻,要知道为什么要这样做实验,每个步骤的目的是什么。
高中物理10大难点强行突破难点之一物体受力分析一、难点形成原因:1、力是物体间的相互作用。
受力分析时,这种相互作用只能凭着各力的产生条件和方向要求,再加上抽象的思维想象去画,不想实物那么明显,这对于刚升入高中的学生来说,多习惯于直观形象,缺乏抽象的逻辑思惟,所以形成了难点。
2、有些力的方向比较好判断,如:重力、电场力、磁场力等,但有些力的方向难以确定。
如:弹力、摩擦力等,虽然发生在接触处,但在接触的地方是否存在、方向如何却难以把握。
3、受力分析时除了将各力的产生要求、方向的判断方法熟练掌握外,同时还要与物体的运动状态相联系,这就需要一定的综合能力。
由于学生对物理知识掌握不全,导致综合分析能力下降,影响了受力分析准确性和全面性。
4、教师的教学要求和教学方法不当造成难点。
教学要求不符合学生的实际,要求过高,想一步到位,例如:一开始就给学生讲一些受力个数多、且又难以分析的物体的受力情况等。
这样势必在学生心理上会形成障碍。
二、难点突破策略:物体的受力情况决定了物体的运动状态,正确分析物体的受力,是研究力学问题的关键。
受力分析就是分析物体受到周围其它物体的作用。
为了保证分析结果正确,应从以下几个方面突破难点。
1.受力分析的方法:整体法和隔离法3.受力分析的步骤:为了在受力分析时不多分析力,也不漏力,一般情况下按下面的步骤进行:(1)确定研究对象—可以是某个物体也可以是整体。
(2)按顺序画力a.先画重力:作用点画在物体的重心,方向竖直向下。
b.次画已知力c.再画接触力—(弹力和摩擦力):看研究对象跟周围其他物体有几个接触点(面),先对某个接触点(面)分析,若有挤压,则画出弹力,若还有相对运动或相对运动的趋势,则再画出摩擦力。
分析完一个接触点(面)后,再依次分析其他的接触点(面)。
d.再画其他场力:看是否有电、磁场力作用,如有则画出。
(3)验证:a.每一个力都应找到对应的施力物体 b.受的力应与物体的运动状态对应。
【高考复习】高考物理必须明确突破的100个难点模块一力学篇?难点1 运动图像的区别与联系?难点2 运动图像的分析与运用难点3 匀变速直线运动规律的灵活选用?难点4 追及和相遇问题的分析?难点5 自由落体运动和竖直上抛运动的分析?难点6 杆上弹力方向的分析?难点7 绳上死结和活结问题的分析?难点8 摩擦力的分析与计算?难点9 对物体进行受力分析的方法?难点10 力的矢量三角形的灵活应用难点11 整体法和隔离法在多物体平衡问题中的运用?难点12 牛顿第二定律的瞬时问题的分析难点13 与牛顿第二定律相关的临界问题的分析?难点14 与超重、失重相关联的问题的分析?难点15 牛顿运动定律中的图像问题的分析?难点16 整体法和隔离法在连接体类问题中的运用难点17 牛顿运动定律在滑块?滑板类问题中的运用难点18 牛顿运动定律在传送带类问题中的运用难点19 小船渡河类问题的分析与求解?难点20 绳或杆相关联物体运动的合成与分解?难点21 平抛运动规律的综合应用?难点22 圆锥摆模型问题的分析难点23 类圆锥摆模型的分析难点24 轻绳或内轨道模型在竖直平面内圆周运动的临界问题?难点25 轻杆或管模型在竖直平面内圆周运动的临界问题难点26 水平面内圆周运动的临界问题??难点27 天体质量和密度的估算 ?难点28 卫星稳定?运行中线速度v、角速度ω、周期T和加速度a与轨道半径r的关系难点29 卫星的变轨问题 ?难点30 人造卫星和宇宙速度难点31 万有引力定律和其他运动规律的综合应用难点32 双星问题的分析难点33 三星(质量相等)问题的分析难点34 机车启动问题的讨论??以恒定功率启动 ?难点35 机车启动问题的讨论??以恒定加速度启动难点36 变力做功的计算?难点37 动能定理在多过程问题中的运用?难点38 对机械能守恒定律的理解?难点39 对机械能守恒定律的应用 ?难点40 动能定理与机械能守恒定律的比较与运用 ?难点41 对功能关系的理解难点42 传送带模型中的能量问题 ?难点43 碰撞结果可能性问题的分析??难点44 动量守恒在子弹打木块模型中的应用难点45 动量守恒在“人船模型”(反冲问题)中的应用?难点46 动量守恒在弹簧类问题中的运用?难点47 动量守恒在多体多过程问题中的运用?模块二电磁学篇难点48 电场线和等势面的特点难点49 对电场性质的理解与应用难点50 带电粒子在匀强电场中做直线运动问题的分析首页上一页12下一页末页共2页感谢您的阅读,祝您生活愉快。
高考物理必考的热点总结高考物理中的热点问题是考生需要重点关注和掌握的内容,也是高考试题中经常出现的知识点。
下面是一份高考物理必考热点问题的总结,以帮助考生整理和巩固知识。
1. 牛顿力学(1) 牛顿三定律:惯性、相互作用、作用力与反作用力。
(2) 动量守恒定律:弹性碰撞、完全非弹性碰撞。
(3) 力的合成和分解:平衡条件、平行四边形法则。
(4) 斜面运动:重力分解、重力势能、惯性力、动摩擦力等。
2. 电学(1) 电荷与电场:库仑定律、点电荷电场强度、电场线、电场势能、电势差和电位、引入电势、电势能的计算。
(2) 电阻与电路:欧姆定律、电阻单位和计算、串联与并联电路、电功和功率、电热效应。
(3) 磁场与电磁感应:磁感强度、电磁感应定律、楞次定律、电磁感应的应用实例。
3. 光学(1) 光的传播性质:光的折射、反射、折射定律、全反射等。
(2) 光的波动性质:光的波动模型、单缝衍射与双缝干涉、光的偏振与光的自然状态、光的干涉和衍射。
(3) 光的光学仪器:人眼的构造和光学功能、显微镜、望远镜、照相机等的光学成像原理。
4. 热学与热力学(1) 理想气体的状态方程:理想气体定律、理想气体玻意耳定律、理想气体的内能、热容等。
(2) 热传递:热传导、热辐射、热对流、热传导的实际应用、热量计算等。
(3) 热力学第一定律:内能的变化、功和热的关系、热力学第一定律的应用。
(4) 热力学第二定律:卡诺循环、热机效率、熵的概念、热力学第二定律的应用。
5. 波动和振动(1) 机械波的传播:机械波的类型、波动方程、波速与波长、波的叠加。
(2) 声音传播:声音的产生和传播、声音的特性和应用、共振和波动的耦合。
(3) 长度、质量和时间的测量:标准单位、误差与绝对误差、相对误差、有效数字等。
6. 核物理(1) 放射性现象:α衰变、β衰变、γ射线、半衰期等。
(2) 核能与核反应:质量与能量关系、裂变与聚变、原子弹和核电站等。
(3) 相对论:速度的相对性、质能关系、动质量、质能转化等。
12个高考物理解题方法与妙招高考是一个人生的转折点,就像万人一起过独木桥一样,谁能够从独木桥上走过,那么就能够有一个很好的前途。
这次小编给大家整理了12个高考物理解题方法,供大家阅读参考。
12个高考物理解题方法1直线运动问题题型概述:直线运动问题是高考的热点,可以单独考查,也可以与其他知识综合考查.单独考查若出现在选择题中,则重在考查基本概念,且常与图像结合;在计算题中常出现在第一个小题,难度为中等,常见形式为单体多过程问题和追及相遇问题.思维模板:解图像类问题关键在于将图像与物理过程对应起来,通过图像的坐标轴、关键点、斜率、面积等信息,对运动过程进行分析,从而解决问题;对单体多过程问题和追及相遇问题应按顺序逐步分析,再根据前后过程之间、两个物体之间的联系列出相应的方程,从而分析求解,前后过程的联系主要是速度关系,两个物体间的联系主要是位移关系.2物体的动态平衡问题题型概述:物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态,但受力不断发生变化的问题.物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题,但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题.思维模板:常用的思维方法有两种(1)解析法:解决此类问题可以根据平衡条件列出方程,由所列方程分析受力变化;(2)图解法:根据平衡条件画出力的合成或分解图,根据图像分析力的变化.3运动的合成与分解问题题型概述:运动的合成与分解问题常见的模型有两类.一是绳(杆)末端速度分解的问题,二是小船过河的问题,两类问题的关键都在于速度的合成与分解.思维模板:(1)在绳(杆)末端速度分解问题中,要注意物体的实际速度一定是合速度,分解时两个分速度的方向应取绳(杆)的方向和垂直绳(杆)的方向;如果有两个物体通过绳(杆)相连,则两个物体沿绳(杆)方向速度相等。
(2)小船过河时,同时参与两个运动,一是小船相对于水的运动,二是小船随着水一起运动,分析时可以用平行四边形定则,也可以用正交分解法,有些问题可以用解析法分析,有些问题则需要用图解法分析。
专题13 物理大题解题思路及模板温馨提醒:考生需吃透物理大题涉及相关定理、定律、公式,在具体题目中理清物理情景,明确已知,对定理、定律、公式具体化,根据题意灵活求解,问题便可巧妙得到迎刃而解! 解决物理问题三把钥匙:运动学规律及牛顿运动定律;动能定理及机械能守恒定律;动量定理及动量守恒定律。
注:其间若涉及能量转化,应巧用能量转化与守恒处理问题。
热点突破提升练十三【题型一】 直线运动 思路整合:理清物理情景⇒N F f μ=)⇒判断运动状态,结合“牛二”:ma 合=运动学(匀变速)公式 )(22210202200移,简化计算学会巧用平均速度求位t vv t v x axv v at t v x atv v +===-+=+=【母题精练】1.如图所示,公路上有一辆公共汽车以10 m/s 的速度匀速行驶,为了平稳停靠在站台,在距离站台P 左侧位置50 m 处开始刹车做匀减速直线运动。
同时一个人为了搭车,从距站台P 右侧位置30 m 处从静止正对着站台跑去,假设人先做匀加速直线运动,速度达到4 m/s 后匀速运动一段时间,接着做匀减速直线运动,最终人和车到达P 位置同时停下,人加速和减速时的加速度大小相等。
求:(1)汽车刹车的时间; (2)人的加速度的大小。
答案 P46灵 活 求 解自由落体运动:ghv gt v tv t v gt h y y y y 222122===== ga =2.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°,力F作用2 s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25 s后,速度减为零。
(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)。
求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)物体的总位移x。
3.如图甲所示,一物块在倾角为α的斜面上,在平行于斜面的拉力F的作用下从静止开始运动,作用2 s 后撤去拉力,物块经0.5 s速度减为零,并由静止开始下滑,运动的v-t图象如图乙所示,已知物块的质量为1 kg,g=10 m/s2,31=5.57,求:(1)物块与斜面间的动摩擦因数(结果保留两位有效数字);(2)拉力F的大小。
力学是物理学的基础学科之一,主要研究物体的运动和静力学平衡。
在2024年高考物理试题中,力学作为一个重要的考点一定会涉及到。
下面,我们将针对力学这一部分的考点进行归纳和总结,以帮助考生更好地备考。
1.运动的描述:
运动是力学的研究对象之一,要能够准确地描述物体的运动状态。
其中包括位移、速度和加速度的概念,以及它们之间的关系。
考生需要了解运动的矢量性质以及相关的计算方法,例如平均速度和瞬时速度的计算。
2.牛顿运动定律:
牛顿运动定律是力学中最基本的定律之一,需要考生熟练掌握。
包括牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(力的作用力)以及牛顿第三定律(相互作用定律)等。
考生需要掌握这些定律的表述、含义和适用范围,并能够应用到实际问题中进行解答。
3.力的合成与分解:
力的合成与分解是力学中的重要内容,考生需要了解和掌握如何将几个力的合力进行计算,并将力分解为不同方向上的分力。
考生需要掌握相关的计算方法和思维方式,并能够应用到实际问题中进行解答。
4.静力学平衡:
静力学平衡是力学中的另一个重要内容,考生需要了解在静力学平衡条件下物体所受力的性质和关系。
包括力的平衡条件和力的杠杆平衡条件等。
考生需要熟练掌握这些条件的表述和应用,并能够应用到实际问题中进行解答。
5.弹簧力和弹性势能:
弹簧力是力学中常见的一种力,考生需要了解弹簧力的特性以及与形变的关系。
还需要掌握弹簧定律,即胡克定律的表述和应用。
同时,考生还需要熟悉弹簧势能的概念和计算方法,以及弹性势能与弹簧恢复力的关系。
电磁感应问题破解之道——滑棒导轨巧归类金属棒在导轨上运动的问题既可以考查电磁感应知识,又可以考查电路知识,还可以考查力学规律。
因此是历年高考的热点,特别是在近几年高考中频繁出现。
这类问题的关键点就是确定金属棒在导轨上运动时回路中电源的电动势,再确定金属棒所的安培力,运用相应的规律列方程求解。
这类问题看似各不相同,但总结来只有四类。
下面分别举例说明。
1、单棒在等宽导轨上运动这类问题因为是单棒切割,所以只有一个电源,就是这个导体棒。
电源的电动势Blv E =,导体棒受到安掊力F = BI l ,达到稳定状态后电动势E 和安培力F 都是一定值。
例1、(2015年海南卷)如图,两平行金属导轨位于同一水平面上,相距l ,左端与一电阻R 相连;整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向竖直向下。
一质量为m 的导体棒置于导轨上,在水平外力作用下沿导轨以速度v 匀速向右滑动,滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。
已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g ,导轨和导体棒的电阻均可忽略。
求(1)电阻R 消耗的功率; (2)水平外力的大小。
解析(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为E BLv =, 根据欧姆定律,闭合回路中的感应电流为EI R=电阻R 消耗的功率为2P I R =,联立可得222B L v P R=(2)对导体棒受力分析,受到向左的安培力和向左的摩擦力,向右的外力,三力平衡,故有F mg F μ+=安,BlvF BIl B l R==⋅⋅安,故22B l v F mg R μ=+2、 单棒在不等宽导轨上运动这类问题因为也是单棒切割,所以也是只有一个电源,就是这个导体棒。
电源的电动势Blv E ,导体棒受到安掊力F = BI l ,因为导轨的宽度在发生变化,所以达到稳定状态后电动势E 和安培力F 都是随l 的变化而变化的。
例2、[2014·安徽卷] (16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B 为0.5 T ,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上.绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨的MPN (电阻忽略不计),MP 和NP 长度均为2.5 m ,MN 连线水平,长为3 m .以MN 中点O 为原点、OP 为x 轴建立一维坐标系Ox .一根粗细均匀的金属杆CD ,长度d 为3 m ,质量m 为1 kg 、电阻R 为0.3 Ω,在拉力F 的作用下,从MN 处以恒定速度v =1 m/s 在导轨上沿x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好).g 取10 m/s 2.图1图2(1)求金属杆CD 运动过程中产生的感应电动势E 及运动到x =0.8 m 处电势差U CD ; (2)推导金属杆CD 从MN 处运动到P 点过程中拉力F 与位置坐标x 的关系式,并在图2中画出Fx 关系图像;(3)求金属杆CD 从MN 处运动到P 点的全过程产生的焦耳热. 23.[答案] (1)-0.6 V (2)略 (3)7.5 J[解析] (1)金属杆C D 在匀速运动中产生的感应电动势E =Blv (l =d ),E =1.5 V(D 点电势高)当x =0.8 m 时,金属杆在导轨间的电势差为零.设此时杆在导轨外的长度为l 外,则l 外=d -OP -xOPdOP =MP 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫MN 22得l 外=1.2 m由楞次定律判断D 点电势高,故CD 两端电势差U CB =-Bl 外v, U CD =-0.6 V(2)杆在导轨间的长度l 与位置x 关系是l =OP -x OP d =3-32x对应的电阻R 1为R 1=ld R ,电流I =Blv R 1杆受的安培力F 安=BIl =7.5-3.75x 根据平衡条件得F =F 安+mg sin θF =12.5-3.75x (0≤x ≤2)画出的Fx 图像如图所示.(3)外力F 所做的功W F 等于Fx 图线下所围的面积,即W F =5+12.52×2 J =17.5 J 而杆的重力势能增加量ΔE p =mg sin θ 故全过程产生的焦耳热Q =W F -ΔE p =7.5 J3、 双棒在等宽导轨上运动这类问题因为双棒都切割,所以有两个电源。
力学问题破解之道——“对症下药”选规律力学部分是高中物理的一个重要板块,也是每年高考必考的内容。
考查时多以力学综合题的形式出现,也就是我们平时所说的物理大题。
这类力学综合题条件隐蔽难辨,过程错综复杂,情景扑朔迷离,让许多学生望而却步。
但我们仔细分析就可以知道,这些力学综合题无论再复杂,运用的也就是力学的中七大规律。
如果我们能够抓住力学七大规律运用的时机,做到“对症下药”,恰当的运用这些规律,这类力学综合题便迎刃而解。
为了方便记忆,特将每个规律运用的时机总结了一句歌诀。
下面分别举例说明。
一、牛顿运动定律————单体运动且恒力,试试牛顿三定律对于单个物体的运动,若受到的力是恒力,涉及到物体受力的细节分析以及时间和位移等物理量时,宜优先考虑采用牛顿运动定律。
例1 (2015新课标I)一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为,如图(a)所示。
时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。
碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。
已知碰撞后时间内小物块的图线如图(b)所示。
木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取。
求(1)木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数;(2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离。
解析:(1) 规定向右为正方向,木板与墙壁相碰前,小物块和木板一起向右做匀变速运动,设加速度为a1,小物块和木板的质量分别为m和M,由牛顿第二定律有: -μ1 (m+M)g = (m+M)a1·······○1由图可知。
木板与墙壁碰前瞬间的速度v1= 4m/s ,由运动学公式得:V1 = v0 + a1t1······○2S0 = v0t1 + a1t12········○3式中t1=1s , s0 = 4.5m是木板碰前的位移,v0是小物块和木板开始运动时的速度。
联立○1○2○3式和题给条件得:μ1 = 0.1·······○4在木板与墙壁碰撞后,木板以-v1的初速度向左做匀变速运动,小物块以v1的初速度向右做匀变速运动。
设小物块的加速度为a 2 ,由牛顿第二定律有:-μ2mg = ma 2········○5 由图可得:a 2 = ·······○6 式中t 2 = 2s , v 2 = 0 ,联立○5○6式和题给条件得:μ2 = 0.4 ······○7 (2)设碰撞后木板的加速度为a 3 ,经过时间Δt ,木板和小物块刚好具有共同速度v 3 ,由牛顿第二定律及运动学公式得:μ2mg +μ1 (m+M)g = (m+M)a 1 = Ma 3······○8 V 3 = - v 1 + a 3Δt ·······○9 V 3 = v 1 + a 2Δt ······○10 碰撞后至木板和小物块刚好达到共同速度的过程中,木板运动的位移为:s 1 = Δt ······○11 小物块运动的位移为: s 2 = Δt ······○12 小物块相对木板的位移为:Δs = s 2 – s 1 ·····○13 联立○6○8○9○10○11○12○13式,并代入数值得:Δs = 6.0m ·····○14 因为运动过程中小物块没有脱离木板,所以木板的最小长度应为6.0m 。
(3) (5分)在小物块和木板具有共同速度后,两者向左做匀变速运动直到停止,高加速度为a 4 ,此过程中小物块和木板运动的位移为s 3 ,由牛顿第二定律及运动学公式得:μ1 (m+M)g = (m+M)a 4·······○15(1分) 0 – v 32= 2a 4s 3 ······○16(1分) 磁碰后木板运动的位移为: s = s 1 + s 3 ·······○17(1分) 联立○6○8○9○10○11○15○16○17式,并代入数值得: S = -6.5m ·······○18(2分) 木板右端离墙壁的最终距离为6.5m 。
点评:本题中研究对象作用过程中受到的力都是恒力,且涉及到时间和位移,符合牛顿运动定律运用的时机,所以采用牛顿运动定律。
二、动量定理——作用过程有时间,动量定理要优先对于单个物体的运动过程,若涉及时间、动量等物理量时,宜优先考虑采用动量定理。
例2 (2002的全国理综)蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。
一个质量为60kg 的运动员,从离水平网面3.2m 高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m 高处。
已知运动员与网接触的时间为1.2s 。
若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小。
(g =10m/s 2)解析:将运动员看作质量为m 的质点,从h 1高处下落,刚接触网时速度的大小v 1=12gh (向下) ①弹跳后到达的高度为h 2,刚离网时速度的大小v 2=22gh (向上) ②设向上为正方向,根据动量定理 12)(mv mv t mg F -=∆- ③由以上三式解得,F =mg +m t gh gh ∆+1222代入数据得:F =1.5×103N点评:本题中研究对象只运动员一个,涉及运动时间,符合动量定理运用的时机,所以采用动量定理。
三、动能定理——变力做功不用愁,动能定理来解忧对于单个物体的运动过程,若涉及位移、动能以及变力做功等物理量时,宜优先考虑采用动能定理。
例3、(2015年山东理综)如图甲所示,物块与质量为m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。
物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为l 。
开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。
现给小球施加一始终垂直于l 段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60o角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍.不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为g 。
求:(1)物块的质量;(2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服阻力所做的功。
点评:本题中弹簧的弹力是一个变力,求解的是变力做功,符合动能定理的运用时机,所以采用动能定理来求解弹力的功。
四、动量守恒定律——爆炸反冲或碰撞,动量守恒莫相忘。
对于多个物体发生作用,特别是碰撞、反冲和爆炸类问题。
宜优先考虑采用动量守恒定律。
但运用之前必须判定动量是否守恒。
例4、(2015新课标I-35)【物理—选修3-5】(10分)如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间。
A的质量为m,B、C的质量都为M,三者都处于静止状态,现使A以某一速度向右运动,求m和M之间满足什么条件才能使A只与B、C各发生一次碰撞。
设物体间的碰撞都是弹性的。
解析:A向右运动与C发生第一次碰撞,碰撞过程中,系统的却是守恒、机械能守恒,设速度方向向右为正,开始时A的速度为v0,第一次碰撞后C的速度为v c,A的速度为v A1,由动量守恒定律和机械能守恒得:mv0 = mv A1 + Mv c1·········○1mv02 = mv A12 + Mv C12········○2联立○1○2式得:v A1 = v0 ······○3V C1 = v0·······○4如果m>M ,第一次碰撞后,A与C 速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B 发生碰撞;如果m = M ,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞,所以只需要考虑m < M的情况。
第一次碰撞后,A反向运动与B发生碰撞,设与B发生碰撞后,A的速度为v A2 ,B的速度为v B1,同样有:v A2 = v A1 = ()2v0·········○5根据题意,要求A只与B、C各发生一次碰撞,应有:v A2 v C1·······○6联立○4○5○6式得:m2 + 4mM – M2 0 ·········○7解得: m (– 2)M ········○8另一解m -(+ 2)M舍去,所以m和M应满足的条件为:(– 2)M m < M ·······○9点评:本题中涉及到了块与块的的碰撞,符合动量守恒定律的运用时机,所以采用动量守恒定律。
例5(2015年福建卷)如图,质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道,BC段是长为L的水平粗糙轨道,两段轨道相切于B点,一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g。