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全过程法、逆向思维法处理物理问题

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全过程法、逆向思维法处理物理问题 一、方法简介 （一）全过程法 全过程法又称为过程整体法，它是相对于程序法而言的。它是将研究对象所经历的各个不同物理过程合并成一个整体过程来研究分析。经全过程整体分析后，可以对全过程一步列式求解。这样减少了解题步骤，减少了所列的方程数，大大简化了解题过程，使多过程的综合题的求解变的简捷方便。 动能定理、动量定理都是状态变化的定理，过程量等于状态量的变化。状态量的变化只取决于始末状态，不涉及中间状态。同样，机械能守恒定律、动量守恒定律是状态量守恒定律，只要全过程符合守恒条件，就有初状态的状态量和末状态的状态量守恒，也不必考虑中间状态量。因此，对有关状态量的计算，只要各过程遵循上述定理、定律，就有可能将几个过程合并起来，用全过程都适用的物理规一次列出方程，直接求得结果。 （二）逆向思维法 所谓“逆向思维”，简单来说就是“倒过来想一想”．这种方法用于解物理题，特别是某些难题，很有好处．下面通过去年高考物理试卷中的几道题的解法分析，谈谈逆向思维解题法的应用的几种情况 二．典例分析 1. 全过程应用运动学公式 【例1】 汽球以10m/s的速度匀速上升，当上升到120m高度时，有一小金属球从汽球上脱离。求小球自脱离汽球到着地需多长时间？（小球下落的加速度g=10m/s2） 2. 全过程应用动量定理 【例2】 质量为60kg的建筑工人，不慎从空中跌落，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来。已知安全带原长5m，缓冲时间为1.2s，则安全带对工人的平均冲力是多少？（g=10m/s2） 3. 全过程应用动能定理 【例3】物体从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至沙坑表面进入沙坑深h处停止（如图）．求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？

4. 全过程应用动量守恒、能量守恒 【例4】如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2，开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H，导轨宽为L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为2m的不带电小球以水平向右的速度v0撞击杆A1的中点，撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆A2

初始位置相距为S。求： ⑴回路内感应电流的最大值； ⑵整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量。

5．逆向思维法解决物理问题

【例5】一物体以某一初速度在粗糙平面上做匀减速直线运动,最后停下来，若此物体在最初5秒和最后5秒经过的路程之比为11:5。则此物体一共运行了多少时间？ 三、强化训练 1．人从一定高度落地容易造成骨折．一般成人胫骨的极限抗压强度约为1.5×107 N/m2，胫骨最小横截面积大约为3.2 cm2．假若一质量为50 kg的人从一定高度直膝双足落地，落地时其重心又约下降1 cm，试计算一下这个高度超过多少米时，就会导致胫骨骨折？ 2．一个木球从水面上h1=3米处自由下落，落入水中后木球能达到多深？已知木球的密度为水密度的3/4，假设空气和水的阻力不计，水有足够深度。 3．如图所示，斜面长为s，倾角为θ，一物体质量为m，以初速度v0从斜面底端A沿斜面向上滑行，斜面与物体间动摩擦因数为μ，物体滑到斜面顶端B飞出斜面，最后落到与A同一高度的地面上C处，求物体落地时的速度． 4．小球由离地面h高处由静止开始下落，落地时与地面碰撞后即以原速率竖直反弹，如果小球运动中所受空气阻力大小恒定为重力的K倍（K＜１）则小球第一次反弹的高度为多大？若不计小球的大小，小球总共运动的路程为多大？ 5．小球A用不可伸长的轻绳系于O点，在O点正下方有一固定的钉子B。开始时，将球A拉到与悬点O同高处无初速释放，若绳长为L，则当B与悬点O的距离d满足什么条件时，球A摆下后将如图所示，绕B点做完整的圆周运动？ 6．右图中ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角为O的斜面，CD段是水平的，BC是与AB及CD都相切的一小段圆弧，其长度可以不计。一质量为M的小滑块在A点从静止状态释放，沿轨道滑下，最后停在

BCLO

d

D

DS

C

B

hA D点。已知A点比CD水平面高出h，CD段的长度为s。现用一沿着轨道方向的力推滑块，使它缓慢地由D点推回到A点时停下。设滑块与轨道间的动摩擦因数为μ，则推力对滑块做的功等于（ ）

mghCmghA2.. 

mghctgmgDhsmgB.)sin(.

7．斜面倾角为θ，在斜面底端有一弹性挡板与斜面垂直，在斜面上距离挡板为s0处有一小物块从初速率v0开始沿斜面滑动。若物块与斜面之间的动摩擦因数为µ（µ＜tanθ），且滑块每次与挡板碰撞都不改变速率的大小，不考虑物块的大小，求物块总共能运动的路程。 8. 如图所示，一个质量为m，电量为-q的小物体，可在水平轨道x上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处在场强大小为E，方向沿Ox轴正向的匀强电场中，小物体以初速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动中受到大小不变的摩擦力Ff作用，且Ff止前所通过的总路程s。

9．如图是两块水平放置相互平行且正对的金属板，其上板开有一小孔，质量为m，电荷量为q的带正电液滴，自空中自由下落，并由小孔进入匀强电场。设两板电势差为U、距离为d，欲使液滴在板间下落的深度为d/2，则液滴的高度h为多少？ 10．如图所示，AB和CD为两个斜面，其上部足够长，下部分别与一光滑圆弧面相切，EH为整个轨道的对称轴，圆弧所对圆心角为120°，半径为2m．某物体在离弧底H高h = 4m处以v0 = 6m / s沿斜面运动，物体与斜面的动摩擦因数μ= 0.04，求物体在AB与CD两斜面上（圆弧除外）运动的总路程（取g = 10m / s2）．

11．一个质量为kg4的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数1.0。从0t开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间的变化规律如图所示。求83秒内物体的位移大小和力F对物体所做的功。g取10m/s2。

12．一物体作竖直上抛运动，经过高度为1.8m的窗户历时0.2s，

则此物体上升到最高点与窗户上端的距离是多少？（取g=10m/s2） 例题解析： 【例1】【解析】由于小球脱离汽球后，先做竖直上抛运动再做自由落体运动，就全过程说是做匀变速直线运动，所以设小球在空中运动的总时间为t，若规定竖直向上的方向为正，则小球的位移s=-120m,v0=10m/s,a=-10m/s2，由2021attvs代入数据，解得t=6s。

【例2】【解析】人跌落后在重力作用下做自由落体运动，绳拉直后又受安全带的作用，在重力和弹力共同作用下做变速直线运动，某瞬时速度变为零。 由221gth得自由落体时间：

设安全带对工人的平均冲力为F，对人下落的全过程应用动量定理得： 代入数据，解得F=1100N 【例3】【解析】解法1：分段列式法． 选物体为研究对象，先研究自由落体过程，只有重力做功，设物体的质量为m，落到沙坑表面时速度为v，根据动能定理有： mgH＝21mv2－0 ①

再研究物体在沙坑中的运动过程，重力做正功，阻力Ff做负功，根据动能定理有 mgh－Ff h＝0－21mv2 ②

由①②两式解得

hhHmgFf

解法2：全程列式法 研究物体运动的全过程，据动能定理有： mg（H＋h）－Ff h＝0

解得：mgFf＝hhH 点评：若物体的运动过程包含几个不同的物理过程，用动能定理解题时可以分段列方程，然后联立求解．也可以视全过程为一整体列方程求解．当既能用“分段法”求解，又能用“全程法”求解时，一般来说，全程法比分段法简捷． 【例4】【解析】⑴对小球和杆A1组成的系统，由动量守恒定律得： 0122

mmvmvv ①

又 s＝vt ② 212Hgt ③

①②③三式联立解得： 101()22gvvsH ④ 回路内感应电动势的最大值 E＝BLv1 ⑤ 回路内感应电流的最大值 2EILr ⑥

④⑤⑥三式联立解得： 0()24gBvsHIr ⑵两棒组成的系统，对它们从开始作用到达到共同速度的全过程由动量守恒定律得： mv1＝2mv2

由能量守恒定律，整个运动过程中感应电流最多产生热量为：

222120

1112()22162gQmvmvmvsH

【例5】【解析】若依据匀变速运动规律列式，将会出现总时间t比前后两个5秒的和10秒是大还是小的问题：若t>10s将时间分为前5秒和后5秒与中间的时间t2，经复杂运算得t2=-2秒再得出t=8秒的结论。若用逆向的初速度为零的匀加速运动处理，将会简便的多。 视为反向的初速度为零的加速直线运动 则最后5秒通过的路程：aas5.1252122

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物理学中常用的几种科学思维方法

物理学中常用的几种科学思维方法

物理学中常用的几种科学思维方法进入高三，高考在即。

如何在高三物理复习中更好地提高学生的科学素质、推进知识向能力转化、提高课堂教学的效率和质量，是摆在每个老师和学生面前的重要课题。

物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学；更应加强对学生进行物理学研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。

英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能赶过虽健步如飞，但误入歧途的人”。

学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走弯路。

可见，掌握物理学科的特点，熟悉物理研究问题和解决问题的方法是至关重要的。

学好中学物理，不只是一个肯不肯用功的问题，它还有一个方法问题，掌握正确的思路和方法往往能起到事半功倍的效果。

下面我们从高中物理综合复习教学的角度，通过对典型问题的分析、解答、训练，介绍常用的几种科学思维方法，以期达到减轻学生负担提高复习效率的目的。

1．模型法物理模型是一种理想化的物理形态，将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研究物理问题的基本方法。

科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的物理学本质特征突出出来，形成概念或实物体系，即为物理模型。

模型思维法就是对研究对象或过程加以合理的简化，突出主要因素忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。

从本质上说，分析物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。

通过构建物理模型，得出一幅清晰的物理图景，是解决物理问题的关键。

实际中必须通过分析、判断、比较，画出过程图（过程图是思维的切入点和生长点）才能建立正确合理的物理模型。

[例1] 如图1－1所示，光滑的弧形槽半径为R （R>>MN 弧），A 为弧形槽的最低点，小球B 放在A 点的正上方离A 点高度为h 处，小球C 放在M 点，同时释放，使两球正好在A 点相碰，则h 应为多大？ 解：对小球B ：其运动模型为自由落体运动， 下落时间为 t B ＝g h2 对小球C ：因为R>>MN 弧，所以沿圆弧的运动模型是摆长等于R 的单摆做简谐振动，从M 到A 的可能时间为四分之一周期的奇数倍所以 t C ＝c T n 4)12(+ g R Tc π2＝解得：h ＝8)12(22Rn π+． （n ＝0，1，2……）【评注】解决本题的关键就在于建立C 小球的运动模型——单摆简谐振动，其圆弧的圆心相当于单摆的悬点，圆弧的半径相当于单摆的摆长，只要求出C 小球运动到A 点的时间，问题就容易解决了[例2] 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线，其中2、3小球静止，并靠在一起。

_新教材高中物理第2章匀变速直线运动的规律章末综合提升学案教科版必修第一册

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第2章匀变速直线运动的规律[巩固层·知识整合][提升层·能力强化]匀变速直线运动规律的理解与应用1常用方法规律特点一般公式法v t＝v0＋at；x＝v0t＋12at 2；v2t－v20＝2ax. 使用时一般取v0方向为正方向平均速度法v＝xt对任何直线运动都适用，而v＝12(v0＋v t)只适用于匀变速直线运动中间时刻速度法vt2＝v＝12(v0＋v)，适用于匀变速直线运动比例法对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动，可利用比例法解题图像法应用v­t图像，可把较复杂的问题转变为较简单的数学问题解决巧用推论解题x n＋1－x n＝aT 2，若出现相等的时间问题，应优先考虑用Δx＝aT 2求解逆向思维法(反演法)把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的方法，一般用于末态已知情况(1)解题时首先选择正方向，一般以v 0方向为正方向． (2)刹车类问题一般先求出刹车时间．(3)对于有往返的匀变速直线运动(全过程加速度a 恒定)，可对全过程应用公式v t ＝v 0＋at 、x ＝v 0t ＋12at 2、…列式求解．(4)分析题意时要养成画运动过程示意图的习惯，特别是对多过程问题．对于多过程问题，要注意前后过程的联系——前段过程的末速度是后一过程的初速度；再要注意寻找位移关系、时间关系.【例1】 物体以一定的初速度冲上固定的光滑斜面，到达斜面最高点C 时速度恰好为零，如图所示，已知物体运动到斜面长度3/4处的B 点时，所用时间为t ，求物体从B 滑到C 所用的时间．[解析] 解法一：逆向思维法物体向上匀减速冲上斜面，相当于向下匀加速滑下斜面．故x BC ＝12at 2BC ，x AC ＝12a (t ＋t BC )2又x BC ＝x AC4，解得t BC ＝t .解法二：比例法对于初速度为零的匀变速直线运动，在连续相等的时间里通过的位移之比为x 1∶x 2∶x 3∶…∶x n ＝1∶3∶5∶…∶(2n －1)现有x BC ∶x BA ＝x AC 4∶3x AC4＝1∶3通过x AB 的时间为t ，故通过x BC 的时间t BC ＝t . 解法三：中间时刻速度法利用教材中的推论：中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度v AC ＝v A ＋v C 2＝v 0＋02＝v 02又v 20＝2ax AC ，v 2B ＝2ax BC ，x BC ＝x AC4由以上各式解得v B ＝v 02可以看出v B 正好等于AC 段的平均速度，因此B 点是时间中点的位置，因此有t BC ＝t . 解法四：图像法利用相似三角形面积之比等于对应边平方比的方法，作出v ­t 图像，如图所示，S △AOC /S △BDC ＝CO 2/CD 2且S △AOC ＝4S △BDC ，OD ＝t ，OC ＝t ＋t CD所以4/1＝t ＋t CD2t 2CD解得t CD ＝t .则t BC ＝t CD ＝t . [答案] t[一语通关] 这类匀减速直线运动，当物体速度为零时，加速度不为零，所以物体还要反向运动.求解这类问题一是注意矢量的正负；二是要注意速度、时间等物理量可能有两解.[跟进训练]1．一个物体以v 0＝8 m/s 的初速度从斜面底端沿光滑斜面向上滑动，加速度的大小为2 m/s 2，冲上最高点之后，又以相同大小的加速度往回运动．求：(1)物体3 s 末的速度； (2)物体5 s 末的速度；(3)物体在斜面上的位移大小为15 m 时所用的时间． [解析] (1)(2)由t ＝v t －v 0a，物体冲上最高点的时间是4 s ，又根据v t ＝v 0＋at,3 s 末的速度为v 3＝(8－2×3)m/s＝2 m/s,5 s 末的速度v 5＝(8－2×5)m/s＝－2 m/s ，即5 s 末速度大小为2 m/s ，方向沿斜面向下．(3)由位移公式x ＝v 0t ＋12at 2，以v 0方向为正方向，则x ＝15 m ，a ＝－2 m/s 2代入数据，解得：t 1＝3 s ，t 2＝5 s即经过位移大小为15 m 处所用的时间分别为3 s(上升过程中)和5 s(下降过程中)． [答案] (1)2 m/s 方向沿斜面向上 (2)－2 m/s 方向沿斜面向下 (3)3 s 和5 s运动图像的理解与应用两类运动图像对比x ­t 图像 v ­t 图像典型 图像其中④为抛物线其中④为抛物线物理 意义 反映的是位移随时间的变化规律 反映的是速度随时间的变化规律 点 对应某一时刻物体所处的位置 对应某一时刻物体的速度 斜率斜率的大小表示速度大小 斜率的正负表示速度的方向 斜率的大小表示加速度的大小 斜率的正负表示加速度的方向 截距直线与纵轴截距表示物体在t ＝0时刻距离原点的位移，即物体的出发点；在t 轴上的截距表示物体回到原点的时间直线与纵轴的截距表示物体在t ＝0时刻的初速度；在t 轴上的截距表示物体速度为0的时刻两图线的交点同一时刻各物体处于同一位置同一时刻各物体运动的速度相同【例2】 (多选)在如图所示的位移—时间(x ­t )图像和速度—时间(v ­t )图像中，给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是( )A ．t 1时刻，乙车追上甲车B ．0～t 1时间内，甲、乙两车的平均速度相等C ．丙、丁两车在t 2时刻相遇D ．0～t 2时间内，丙、丁两车的平均速度相等AB [它们由同一地点向同一方向运动，在t 1时刻前，甲的位移大于乙的位移，在t 1时刻甲、乙位移相等，则A 正确；在t 1时刻两车的位移相等，由v ＝xt，甲、乙两车在0～t 1时间内的平均速度相等，B 正确；由v ­t 图像与时间轴围成的面积表示位移可知：丙、丁两车在t 2时刻对应v ­t 图线的面积不相等，即位移不相等，C 错误；0～t 2时间内，丁的位移大于丙的位移，时间相等，所以丁的平均速度大于丙的平均速度，故D 错误．][一语通关] 图像的特点在于直观性，可以通过“看”和“写”寻找规律及解题的突破口，为方便记忆，这里总结为“六看一写”：一看“轴”，二看“线”，三看“斜率”，四看“面”，五看“截距”，六看“特殊值”；必要时写出函数表达式.[跟进训练]2．(多选)2020年10月27日，中国载人深潜器“奋斗者”号，在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，达到10 058米，创造了中国载人深潜的新纪录。

高中物理基础知识 总结 几种典型的运动模型

高中物理基础知识 总结 几种典型的运动模型

高考物理知识点总结18几种典型的运动模型：追及和碰撞、平抛、竖直上抛、匀速圆周运动等及类似的运动两个基本公式(规律)：V t =V 0+atS=v o t+12at 2及几个重要推论： (1)推论：V t 2－V 02=2as （匀加速直线运动：a 为正值匀减速直线运动：a 为正值） (2)AB 段中间时刻的即时速度:V t/2=V V t 02+=st（若为匀变速运动）等于这段的平均速度 (3)AB 段位移中点的即时速度:V s/2=v v o t222+V t/2=V =V V t 02+=s t=T S S NN 21++=V N ?V s/2=v v o t 222+匀速：V t/2=V s/2;匀加速或匀减速直线运动：V t/2<V s/2 (4)S第t 秒=S t -S (t-1)=(v o t+12at 2)－[v o (t －1)+12a(t －1)2]=V 0+a(t －12)(5)初速为零的匀加速直线运动规律①在1s 末、2s 末、3s 末……ns 末的速度比为1：2：3……n ； ②在1s 、2s 、3s ……ns 内的位移之比为12：22：32……n 2；③在第1s 内、第2s 内、第3s 内……第ns 内的位移之比为1：3：5……(2n-1); ④从静止开始通过连续相等位移所用时间之比为1：()21-：32-)……(n n --1)⑤通过连续相等位移末速度比为1：2：3……n(6)匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动.(先考虑减速至停的时间).“刹车陷井”实验规律：(7)通过打点计时器在纸带上打点(或频闪照像法记录在底片上)来研究物体的运动规律：此方法称留迹法。

初速无论是否为零,只要是匀变速直线运动的质点,就具有下面两个很重要的特点：在连续相邻相等时间间隔内的位移之差为一常数；?s=aT 2（判断物体是否作匀变速运动的依据）。

中时刻的即时速度等于这段的平均速度（运用V可快速求位移）⑴是判断物体是否作匀变速直线运动的方法。

专题01 直线运动—备战2023年高考物理母题题源解密(全国通用)(原卷版)

专题01 直线运动—备战2023年高考物理母题题源解密(全国通用)(原卷版)

专题01 直线运动考向一 匀变速直线运动的规律及应用【母题来源一】2022年高考全国甲卷【母题题文】（2022·全国甲卷·T15）长为l 的高速列车在平直轨道上正常行驶，速率为v 0，要通过前方一长为L 的隧道，当列车的任一部分处于隧道内时，列车速率都不允许超过v （v < v 0）。

已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a 和2a ，则列车从减速开始至回到正常行驶速率v 0所用时间至少为（ ） A.02v v L la v-++B.02v v L la v-++C.()032v v L la v-++D.()032v v L la v-++【母题来源二】2022年高考湖北卷(2022·湖北·T6) 我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。

假设两火车站W 和G 间的铁路里程为1080 km ，W 和G 之间还均匀分布了4个车站。

列车从W 站始发，经停4站后到达终点站G 。

设普通列车的最高速度为108 km/h ，高铁列车的最高速度为324 km/h 。

若普通列车和高铁列车在进站和出站过程中，加速度大小均为0.5 m/s 2，其余行驶时间内保持各自的最高速度匀速运动，两种列车在每个车站停车时间相同，则从W 到G 乘高铁列车出行比乘普通列车节省的时间为（ ） A. 6小时25分钟 B. 6小时30分钟 C. 6小时35分钟 D. 6小时40分钟【命题意图】本类题通常主要考查位移、速度、平均速度、加速度等基本运动概念的理解及匀变速直线运动的规律和应用。

在特定情境中运用匀变速直线运动模型、公式、推论解决问题。

【考试方向】这类试题在考查题型上，通常基本以选择题的形式出现，极个别情况下会出现在计算题中以考查匀变速直线运动的规律及应用。

以生产、生活实际为背景的匀变速直线运动规律的应用尝试用能将运动学知识运用到生活中，如体育运动、行车安全、追及和相遇问题尝试用能将运动学知识运用到生活中，如体育运动、行车安全、追及和相遇问题。