高中物理解题方法之假设法

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4假设法

假设法是一种研究问题的重要方法,是一种创造性的思维活动。用假设法分析物体受力、用假设法判定物体运动、假设气体等温等容等压、假设临界进行计算判断等等,在物理解题中应用非常广泛,下面举例说明。

[例题1]有一质量m=10-8kg 、电量q=3×10-8c 的带电粒子,将它以V0=1m/s 的速度,竖直射入两水平放置的金属板AB 间的匀强电场中,如图所示。已知两板间的距离d=0.02m, AB 间的电势差U=400v 。问带

电粒子能否抵A 达板?(取

g=10)

解析:有三种可能过程:⑴不达

A 板 ⑵恰达A 板然后返回 ⑶

抵A 板,与A 板碰撞后返回。

假设恰达A 板 ,由动能定理

mgd-Uq=1/2mv2-1/2mv02 解得1/2mv2<0

方程无解,说明粒子不达A 板,原设不成立。

[例题2]如图所示,长为L 的轻质硬杆的一

端连接一个质量为m 的小球(其半径忽略

不计)。杆的另一端为固定

转动轴o,若他在竖自平面内做匀速圆周运

动, 转动周期

g

L T 32π=,试求小球到达最高点时杆端对小球的作用力N 。

解析:杆对球的作用力N 可能是 ⑴拉力,方向竖自向下 ⑵

支持力,方向竖自向上

方向需判定。假设为拉力则方向竖自向下且规定向下为“+”向,由牛二定律得

22

4T

mL mg N π=+ N+mg=m(2Л/T)2L 又g

L T 32π=所以解得N=-2mg/3。 “-”号说明N的方向与原设方向相反,应向上。大小为2mg/3。

[例题3]如图所示,一斜轨道与一竖自

放置的半径为r的半圆环轨道相连

接。现将一光滑小球从高度为h=

2.4r的斜轨上由静止开始释放。

试问小球脱离轨道时将做什么运动?

解析:假设小球从h1处释放在圆

周顶点恰脱离轨道,则释放

gr v =0 ,

由机械能守恒得

2012

12mv r mg mgh += 解得 h1=2.5r>h=2.4r

所以,球只能在环轨的上半部某处脱离轨道,然后做斜上抛运动 。

注:(若h1=h,过顶点后将平抛运动)

[例题4]在加速行驶的火车上固定

一斜面,斜面倾角θ=30度,如图

所示。有一物体静止在斜面上,

试求当火车以下列加速度运动

时,物体所受的正压力。⑴

a1=10m/s2 ⑵a2=2.0m/s2。(设物

体与斜面间的静摩擦系数μ=0.2,

g 取10)

解析:有三种可能⑴a 极大,物体上滑⑵a 极小,物体下滑⑶a 恰好为临界值,物相对静止。

假设物车无相对运动,则f=o 。由牛二定律得:Nsin θ=ma0 Ncos θ— mg=o

解得 a0=gtg θ=5.7m/s2

讨论:5.7m/s2〉a2=2.0m/s2, 物下滑

5.7m/s2< a1=10m/s2, 物上滑

[例题5]一个质量为1kg 的问题,用绳

子a 、b 系在一根直杆上的A 、B 两点,

如图所示。AB=1.6m,a、b长均

为1m 。求直杆旋转的转速ω=3rad/s

时,a 、b 绳上的张力各是多大?

解析:设临界解速度为0ω时b 恰好拉

直但Tb=0

2

0s i n s i n αωαma T a = 0cos =-mg T a α

解得0ω=3.5rad/s

因为3 rad/s <3.5 rad/s

所以绳子b 上无张力即Tb=o

设此时绳子a与直杆夹角为θ,则有

2

sin sin θωθma T a = 解得N T a 9=