（通用版）2020版高考物理二轮复习核心素养提升一解决物理问题常用的思想方法教案.docx

提升一解决物理问题常用的思想方法思想方法1整体法与隔离法整体法和隔离法是解决多物体系统的受力分析、动力学问题等一系列问题的重要思想方法求解整体的物理量优先考虑整体法；求解系统各部分的相互作用力，先用整体法，再用隔离法在比较综合的问题中往往两种方法交叉运用，相辅相成，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体问题具体分析，灵活运用无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量，如非待求的力、非待求的中间状态或过程等)的出现为原则其综合应用常见的有以下几种情况：(1)系统内的物体均处于平衡状态(2)系统内物体的加速度相同例12019重庆南开中学月考(多选)如图所示，斜面体B放置于水平地面上，其两侧放有物体A、C，物体C通过轻绳连接于天花板上，轻绳平行于斜面且处于拉直状态，A、B、C均静止，下列说法正确的是()AA、B间的接触面一定是粗糙的B地面对B一定有摩擦力CB、C间的接触面可能是光滑的DB一共受到6个力的作用【解析】以A为研究对象，若A、B间的接触面光滑，则A受到竖直向下的重力和垂直斜面的支持力，由于重力和支持力不可能平衡，所以A一定受到B对A沿斜面向上的静摩擦力，A正确；以A、B、C整体为研究对象，整体受到重力和地面的支持力，可能受到斜向左上的轻绳的拉力，若轻绳拉力为0，则地面对B没有静摩擦力，B错误；以C为研究对象，C受到重力和B对C的支持力，可能受到斜向左上的轻绳的拉力，若重力、支持力、绳的拉力这三个力平衡，则B、C之间没有静摩擦力，B、C间的接触面可能是光滑的，C正确；以B为研究对象，若轻绳拉力不为0且B、C之间有静摩擦力，则此时B受到A对B的压力和静摩擦力、C对B的压力和静摩擦力、地面对B的支持力和静摩擦力、B的重力共7个力的作用，D错误【答案】AC例22019云南昆明质检如图所示，质量为M的滑块A放置在光滑水平地面上，A的左侧面有一个圆心为O、半径为R的光滑四分之一圆弧面当用一水平向左的恒力F作用在滑块A上时，一质量为m的小球B(可视为质点)在圆弧面上与A保持相对静止，且B距圆弧面末端Q的竖直高度H.已知重力加速度大小为g，则力F的大小为()A.Mg B.MgC.(Mm)g D.(Mm)g【解析】相对静止的两个物体具有相同的加速度，即A、B整体的加速度方向水平向左，根据牛顿第二定律知，小球受到的重力和支持力N的合力方向水平向左设N与竖直方向的夹角为，如图所示，则cos ，sin ，则tan ，根据牛顿第二定律，对小球有mgtan ma，解得小球的加速度ag，对A、B整体有F(Mm)a，解得F(Mm)g，选项D正确【答案】D变式1如图所示，一个人站在放于水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则()A箱子受到的摩擦力方向向右B地面对木板的摩擦力方向向左C木板对地面的压力大小为3mgD若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg解析：将木板、人、箱子看成整体，水平方向上不受摩擦力作用，竖直方向上支持力与重力平衡，即FN3mg，与人推箱子的内力无关，选项B、D错误，C正确；对箱子，向左的静摩擦力与向右的推力平衡，选项A错误答案：C变式22019贵州毕节三模如图，一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块t0时刻开始，物块与木板一起以共同速度向墙壁运动，当t1 s时，木板以速度v14 m/s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物块第一次减速到速度为零时，恰好从木板上掉下已知木板的质量是物块质量的15倍，木板与地面间的动摩擦因数10.1，物块与木板间的动摩擦因数20.4，取g10 m/s2.求：(1)t0时刻木板的速度大小v0；(2)木板的长度l.解析：(1)设木板、物块的质量分别为M、m，则M15m对木板和物块整体，设它们共同的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律有1(Mm)g(Mm)a1物块与木板一起以共同速度匀减速向墙壁运动，则v1v0a1t1，其中t11 s解得v05 m/s.(2)碰撞后，设物块的加速度大小为a2，对物块，根据牛顿第二定律有2mgma2设碰后到物块向左运动速度减为0的过程，经历的时间为t2，物块在t2时间内发生的位移大小为x1则v1a2t2，x1t2对木板，设木板的加速度大小为a3，由牛顿第二定律有2mg1(Mm)gMa3t2时间内木板发生的位移大小x2v1t2a3t木板长度lx1x2解得l m.思想方法2对称思想对称是一种美，只要对称，必有相等的某些量存在。对称法是从对称的角度研究、处理物理问题的一种思维方法，时间和空间上的对称，表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。利用物理现象、物理过程具有对称性的特点来分析解决物理问题，可避免一些烦琐的数学运算，便于直接抓住物理问题的实质，快速求解问题常见的具有对称性的运动有竖直上抛运动、点电荷在对称电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动等例3如图所示，一长轴为2L的椭圆形绝缘薄板边缘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，长轴AB所在直线上另有三个点C、D、E，且ACBDDEL，在E处放置一电荷量为q的点电荷已知D处的场强为零，则C处的场强大小为(k为静电力常量)()Ak BkCk Dk【解析】根据题意可知，带电薄板和E处点电荷在D点的合场强为零，则带电薄板在D处的场强大小为EDk，方向水平向右，因椭圆形带电薄板形状规则，则其在空间中产生的电场左右对称，所以带电薄板在C处产生的场强大小为ECEDk，方向水平向左，E处点电荷在C处产生的场强大小为ECkk，所以C处的合场强大小为ECECkkk，方向水平向左故D选项正确【答案】D例4(多选)如图所示，半径为R的圆为匀强磁场边界，圆内磁场垂直纸面向里，圆外磁场垂直纸面向外(未标出)，磁感应强度大小均为B，电荷量为q，质量为m的粒子(不计重力)，从边界上的A点沿半径方向射入向里的磁场中，下列正确的是()A若粒子射入磁场的速度大小满足vtan(n3,4,5，)，则粒子能回到A点B粒子第一次回到A点的最短时间为C若粒子射入磁场的速度大小满足vtan(n5,6,7，)，则粒子能回到A点D粒子回到A点时速度方向一定与初始入射速度方向相反【解析】带电粒子在磁场中运动，如图甲所示，则根据几何关系：rRtan ，而且Bqvm，则vtan ，由于外界磁场方向垂直纸面向外，则当2n2k(k1,2,3，)时粒子能回到出发点A，取k1，即粒子绕磁场边界一圈，此时，分析可知n3,4,5，；取k2，即粒子绕磁场边界两圈回到A点，此时，分析可知n5,6,7，所以当(n3,4,5，)或(n5,6,7，)时，粒子能回到A点，而且粒子回到A点时速度方向一定与初始入射速度方向相同或相反，故A、C正确，D错误；粒子运动的最短时间对应的轨迹，如图乙所示，粒子从A点出发回到A点的最短时间为：tminTT，故B错误【答案】AC变式3如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，挡板PQ的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30角。在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R，整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是()AN对PQ的压力大小为mgBN对PQ的压力大小为mgCN对M的压力大小为mgDN对M的压力大小为mg解析：设N对M的压力为F1，N对PQ的压力为F2，M对N的支持力为F1，PQ对N的支持力为F2，对N球受力分析，可知N球在F1、F2、Gmg三个力作用下平衡，设F1和F2的合力为F合，则F合与G等大反向，画出受力分析图如图，由几何关系可知，F1和F2与F合的夹角相等，均为30，则F1F2mg，由牛顿第三定律F1F2mg，则D正确，A、B、C错误答案：D变式4(多选)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时()A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同解析：磁通量为穿过平面的净磁通量，故此时刻磁通量为零，所以A正确；ab切割磁感线产生电动势为Blv0，cd边切割磁感线产生电动势也是Blv0，由右手定则知，两电动势串联，故回路中感应电动势大小为2Blv0，所以B正确；根据右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向，所以C错误；再根据左手定则可判断回路中ab边与cd边所受安培力方向均向左，所以D正确答案：ABD思想方法3等效思想等效法是科学研究中重要的思维方法之一，所谓等效法就是在保证某方面效果相同的前提下，用熟悉和简单的物理对象、过程、现象替代实际上陌生的和复杂的物理对象、过程、现象的方法运用等效法解决实际问题时，常见的有：过程等效、概念等效、条件等效、电器元件等效、电路等效、长度等效、场等效等。在运用等效法时，一定要注意必须是在效果相同的前提下，讨论两个不同的物理过程或物理现象的等效及物理意义。若在运用等效法解决问题时，不抓住效果相同这个条件，就会得出错误的结论。近年来，含有等效法思维方式的试题在高考中频频出现，主要考查物理模型等效、过程等效、条件等效、电路等效等。例52019上海青浦高三二模如图所示，A是一均匀小球，B是一个圆弧形滑块，最初A、B相切于小球的最低点，一切摩擦均不计一水平推力F作用在滑块B上，使球与滑块均静止，现将滑块B向右缓慢推过一较小的距离，在此过程中()A墙壁对球的弹力不变 B滑块对球的弹力增大C地面对滑块的弹力增大 D推力F减小【解析】本题可以等效成用水平力推着一个倾斜角逐渐增大的斜面向右运动，对球受力分析，球受到重力、B的支持力和墙壁的弹力，如图，因为重力的大小和方向都不变，墙壁的弹力方向不变。根据作图法知，B的支持力方向在变化，支持力和墙壁的弹力合力不变，等于重力，从图中可以知道，滑块B对球的弹力在增大，墙壁对球的弹力在增大，故A错误，B正确；对滑块和球整体进行受力分析，整体受重力、地面的支持力、墙壁的弹力及推力，竖直方向，滑块和球的重力等于地面对滑块的弹力，滑块和球的重力都不变，所以地面对滑块的弹力不变，水平方向，推力F等于墙壁对球的弹力，所以推力F增大，故C、D错误【答案】B例62019福建厦门外国语学校模拟如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面向里的磁感应强度大小为B0的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、C与圆心O连线的夹角为120，此时细线的张力为F0.若圆环通电，为使细线中的张力恰好为零，则环中电流大小和方向应满足()A电流大小为，电流方向沿顺时针方向B电流大小为，电流方向沿逆时针方向C电流大小为，电流方向沿顺时针方向D电流大小为，电流方向沿逆时针方向【解析】匀强磁场中直线电流所受安培力的大小由公式FBIL来计算，对于曲线电流，用等效法求安培力大小和判断安培力方向比较简便，要注意此时L是有效长度若圆环通电，则由图并结合等效法可求得磁场中曲线电流的有效长度L0R，要使细线拉力恰好为零，则圆环通电后受到的安培力方向向上，大小等于 F0，根据左手定则可以判断，环中电流方向沿顺时针方向，又F0B0I0R，求得环中电流大小I0，故选项A正确【答案】A【名师点评】此题由等效法求曲线电流所受到的安培力，是一道比较典型的试题电学中分析电路问题时将定值电阻等效为电源内阻、将复合场等效为“重力场”等都是用的这种方法变式52018全国卷一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示 。则Q方：Q正等于()A1： B.：1C1：2 D2：1解析：根据题述，正弦交变电流的电压有效值为，而方波交流电的有效值为u0，根据焦耳定律和欧姆定律，QI2RTT，可知在一个周期T内产生的热量与电压有效值的二次方成正比，Q方：Q正u：22：1，D正确答案：D变式6(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍解析：设圆盘的半径为L，可认为圆盘由无数根辐条构成，则每根辐条切割磁感线产生的感应电动势EBL2，电源总内阻为零，故回路中电流I，由此可见A正确；R上的热功率PI2R，由此可见，变为原来的2倍时，P变为原来的4倍，故D错误；由右手定则可判知B正确；电流方向与导体切割磁感线的方向有关，而与切割的速度大小无关，故C错误答案：AB思想方法4极限思想在某些物理状态变化的过程中，可以把某个物理量或某个物理过程推向极端，从而作出科学的推理分析，给出正确判断或导出一般结论，使问题化难为易、化繁为简，达到事半功倍的效果该方法一般适用于题干中所涉及的物理量随条件单调变化、连续变化的情况例7如图所示，水平面上的小车内固定一个倾角为30的光滑斜面，平行于斜面的细绳一端固定在车上，另一端系着一个质量为m的小球，小球和小车均处于静止状态如果小车在水平面上向左加速且加速度大小不超过a1，则小球仍能够和小车保持相对静止；如果小车在水平面上向右加速且加速度大小不超过a2，则小球也能够和小车保持相对静止根据以上条件可知a1和a2的大小之比为()A.：1 B1：C3：1 D1：3【解析】极限思维法分析小球的受力情况如图所示，如果小车在水平面上向左加速，加速度a足够大时，小球向上滑动，细绳无拉力，由题意根据牛顿第二定律可知a1g；小车在水平面上向右加速，加速度a足够大时，小球“飘起”，斜面对小球没有弹力作用，由题意根据牛顿第二定律可知a2g，则a1与a2的大小之比为a1：a21：3，故选项D正确【答案】D【名师点评】有些问题你可能不会求解，但若你将题中的某些物理量的数值推向极限(如让动摩擦因数趋近于零或无穷大，速度、加速度趋近于零或无穷大，电源的内阻、电阻趋近于零或无穷大等)，则有可能快速选出正确选项变式7由相关电磁学知识可以知道，若圆环形通电导线的中心为O，环的半径为R，环中通大小为I的电流，如图甲所示，则环心O处的磁感应强度大小B，其中0为真空磁导率若P点是过圆环形通电导线中心O点的轴线上的一点，且距O点的距离是x，如图乙所示请根据所学的物理知识判断下列有关P点处的磁感应强度BP的表达式正确的是()ABP BBPCBP DBP解析：本题看似无法解决，但题目中已知O点的磁感应强度大小的表达式应用极限法，当x0时，P点与O点重合，磁感应强度大小BP，选项A正确答案：A变式8如图所示，在水平桌面上放有相距d8 cm的两根平行长导轨，垂直两导轨搁置一根质量m0.1 kg的铜棒，它与导轨间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2.现要求通过导轨输送I5 A的恒定电流时能使铜棒沿导轨滑动，那么在两导轨间所加的匀强磁场的最小值是多少？解析：设磁场方向与电流方向垂直、与竖直方向成角，铜棒所受安培力为FBId其方向与水平面成角，如图所示铜棒恰好滑动时，Fcos (mgFsin )0联立得B设ycos sin ，令cot，经三角变换知ysin ()显然，当90时，y有极大值ymax，所以磁感应强度最小值为Bmin T T.答案： T思想方法5逆向思维法当沿着正向过程解决某一问题受阻时，可采取逆向思维的方法来分析问题，化难为易、出奇制胜解决物理问题常用的逆向思维有过程逆向、时间反演等例82019江西南昌模拟一辆汽车以某一速度在郊区的水平路面上运动，因前方交通事故紧急刹车而做匀减速直线运动，最后静止，汽车在最初3 s时间内通过的位移与最后3 s时间内通过的位移之比为x1：x25：3，则汽车制动的总时间t满足()At6 sBt6 sC4 st6 s Dt4 s【解析】设汽车刹车做匀减速直线运动的加速度大小为a，运动总时间为t，把汽车刹车的匀减速直线运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动，由逆向思维法求解，则汽车刹车的最后3 s时间内通过的位移x2a32(m)a(m)，在最初3 s时间内通过的位移x1at2a(t3)2a(6t9)(m)，又x1：x25：3，联立解得t4 s，选项A、B、C错误，D正确【答案】D例9(多选)在某次乒乓球比赛中，乒乓球先后两次落台后恰好在等高处水平越过球网，过网时的速度方向均垂直于球网，把两次落到台面上的乒乓球看成完全相同的两个球(球1和球2)，如图所示，不计乒乓球的旋转和空气阻力，乒乓球自起跳到运动到最高点的过程中，下列说法正确的是()A起跳时，球1的重力功率等于球2的重力功率B球1的速度变化率小于球2的速度变化率C球1的飞行时间大于球2的飞行时间D过网时球1的速度大于球2的速度【解析】乒乓球从起跳到运动到最高点的过程，做斜上抛运动，其逆过程可看成平抛运动，乒乓球重力的瞬时功率等于重力乘以球在竖直方向的瞬时分速度，两球起跳后能到达的最大高度相同，由v22gh得，起跳时两球在竖直方向的分速度大小相等，所以两球起跳时重力功率大小相等，A正确；速度变化率即加速度，两球在空中的加速度都等于重力加速度，所以两球的速度变化率相同，B错误；两球在竖直方向的运动可看成逆向的自由落体运动，由hgt2可得两球飞行时间相同，C错误；由图可知，球1自起跳后的水平位移较大，又两球的运动时间相同，由xvt知球1的水平速度(即过网时的速度)较大，D正确【答案】AD变式9一物体在粗糙水平面上以一定初速度做匀减速直线运动直到停止，已知此物体在最初5 s内的平均速度为3.3 m/s，且在最初5 s内和最后5 s内经过的路程之比为11：5，则下列说法中正确的是()A物体一共运动了12 sB物体做匀减速直线运动的加速度大小为0.6 m/s2C物体运动的初速度大小为6 m/sD物体匀减速过程中的平均速度为 m/s解析：设物体做匀减速直线运动的加速度大小为a，运行总时间为t.把物体的运动视为反向的初速度为零的匀加速直线运动，则物体最后5 s内的位移为x2a5212.5a，最初5 s内的位移为x1at2a(t5)25at12.5a，由题意知x1：x211：5，联立解得t8 s，A错；物体最初5 s内的位移为x13.35 m16.5 m,5at12.5a16.5，联立解得a0.6 m/s2，B对；由vat知物体运动的初速度大小为v0.68 m/s4.8 m/s，C错；由平均速度定义知全程的平均速度为0.68 m/s2.4 m/s，D错答案：B变式10如图所示，一种射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成放射源O在A极板左端，可以向各个方向发射不同速度、质量为m、电荷量为e的电子若极板长为L，间距为d.当A、B板加上电压U时，只有某一速度的电子能从细管C水平射出，细管C离两板等距则从放射源O发射出的电子的这一速度为()A. B. C. D. 解析：该题利用逆向思维，从细管C处水平射入板间一粒子到达O，求到达O处的速度水平方向：Lv0t，竖直方向：t，联立得vyv0.竖直方向还可以利用at2，得v0 ，代入vyv0得vy .所以到达O处速度v ，故C选项正确答案：C思想方法6估算法和微元分析法1估算法例102018全国卷高空坠物极易对行人造成伤害若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A10 N B102 NC103 N D104 N【解析】设鸡蛋落地瞬间的速度为v，每层楼的高度大约是3 m，由动能定理可知：mghmv2，解得：v m/s12 m/s，落地时受到自身的重力和地面的支持力，规定向上为正方向，由动量定理可知：(Nmg)t0(mv)，因为g，解得：Nmg N1 000 N，根据牛顿第三定律可知鸡蛋对地面产生的冲击力约为103 N，故C正确【答案】C例112018全国卷2018年2月，我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J03180253”，其自转周期T5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.671011 Nm2/kg2.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为()A5109 kg/m3 B51012 kg/m3C51015 kg/m3 D51018 kg/m3【解析】设脉冲星质量为M，密度为.根据天体运动规律知：m2R，而，代入数据可得： kg/m3 kg/m351015 kg/m3，故C正确【答案】C【名师点评】本题的4个选项更有特点，每一个选项均为前一个选项的1 000倍，所以计算过程中，可以放心大胆地对数字进行近似处理另外注意将结果化简为最简表达式后再进行计算，此处的技巧是“会约”“会凑”，如题目中出现时，完全可以将3与约掉，出现G时，可以将G近似为G1011 Nm2/kg2，甚至近似为G101011 Nm2/kg2.2微元法微元法是将研究对象或物理过程分解为众多微小的“元对象”或“元过程”，而且每个“元对象”或“元过程”所遵循的规律是相同的这样，我们只需分析这些“元对象”或“元过程”，然后对“元对象”或“元过程”运用必要的数学方法或物理思想进行处理，进而求解问题例12(多选)如图所示，用高压水枪喷出的强力水流冲击右侧的煤层设水流直径为D，速度大小为v，方向水平向右，水流垂直煤层表面喷向煤层，水流冲击煤层后水的速度为零高压水枪的重力不可忽略，手持高压水枪操作，进入水枪的水速度可忽略不计，已知水的密度为.下列说法正确的是()A高压水枪单位时间内喷出的水的质量为vD2B高压水枪的功率为D2v3C水流对煤层表面的平均冲力大小为D2v2D手对高压水枪的作用力水平向右【解析】设t时间内，从高压水枪中喷出的水的体积为V，质量为m，则mV，VSvtD2vt，所以高压水枪单位时间内喷出水的质量为vD2，选项A错误；t时间内水枪喷出的水的动能Ekmv2D2v3t，由动能定理知高压水枪在t时间内对水做的功为WEkD2v3t，则高压水枪的功率PD2v3，选项B正确；取一个极短时间t，设在此时间内喷到煤层表面的水的质量为m，煤层表面对水流的平均作用力的大小为F，由动量定理得Ftmv，t时间内喷到煤层表面的水的质量mD2vt，解得FD2v2，由牛顿第三定律可知，水流对煤层表面的