高考物理 解题思维与方法点拨专题二 解决力学问题的三种基本功课件.ppt

高中物理是对思维能力要求较高的一门学科 在学习高中物理过程中应针对其特点 采取相应的思维策略和学习方法 才能不断地提高物理思维能力 达到事半功倍的效果 力学是高中物理的基础 也是学好高中物理的关键所在 解决力学问题的四种基本功是 一 解决力学问题的三种基本功 专题二 解决力学问题的三种基本功 1 受力分析在解决各种力学实际问题时 要首先善于选择研究对象 究竟是选定某一物体 还是某一系统 整体 要根据问题的物理情景和解题目标来定 并要能熟练掌握受力分析的 隔离法 和 整体法 若要求解系统内物体间的 内力 必须进行 隔离 对隔离出的物体来说 此时系统的内力即转化为该物体的外力 一般均要作出研究对象的受力示意图 只有在正确分析研究对象受力情况的基础上 才能明确相应运动情况而选取相应规律 使问题得到解决 同时要养成受力分析时要结合物体的运动状态进行分析的习惯 如静摩擦力 杆的弹力等问题的分析 2 运动过程分析对于各种力学问题 其中的研究对象在一定的力作用下都要展现一个运动过程 即区别出初态 运动过程和末态 一个过程 往往因受力的变化 又可分成若干子过程 所以一般要根据实际情况画出运动过程示意图 再结合受力情况选取相应规律求解 3 矢量 力f 速度v 位移s 加速度a 的运算处理 1 互成角度的矢量合成与分解 平行四边形定则和三角形定则 在进行矢量合成或分解时 应明确物体遵循力和运动的 独立性原理 特别注意不少情况下是对瞬时矢量进行合成或分解 2 力的正交分解合成时 要善于根据实际受力情况选定互相垂直的坐标轴 应使较多的力平行于坐标轴 3 在一条直线上的各矢量 要善于在规定正方向后 以 号代表矢量方向 从而把矢量运算简化成代数运算求解 二 一题多变 拓展思维一题多变 这是拓宽思路的先导 也是引水入田的渠道 使设问逐渐加深 引导思想逐渐深化 可使理解更加深刻 通过一题多变 培养学生的变化思维 这种变换思想 请同学们深入体会 并把这种思维方式运用到自己的学习和训练当中 例1 如图所示 不可伸长 长度为l的轻质细线一端固定在竖直墙上的o点 另一端a通过一个轻质动滑轮沿水平面从p点向q点缓慢移动一段距离 动滑轮下吊一重物 不计一切摩擦 则细线上张力的变化情况为 a 变大b 变小c 不变d 无法确定 思路点拨 本题已知细线的a端从p点向q点缓慢移动 判断细线上张力的变化 引出对动滑轮进行受力分析 进而抓住细线长度不变 应用数学知识确定细线与竖直方向夹角的变化 再根据动滑轮受力画出矢量三角形 列方程求解 解析 设细线a端到竖直墙的距离为d 对小滑轮由水平方向受力平衡可知 两边细线与竖直方向夹角相等 设为 如右图所示 应用三角函数关系和几何知识可知l1sin l2sin d 即可知sin d l 因为l不变 a从p点向q点缓慢移动而使得d减小 故sin 减小 又细线上张力大小相等 设为f 由动滑轮竖直方向受力平衡有2fcos g g为重物的重力 因sin 减小 则cos 增大 f变小 所以正确答案为b 答案 b 变式1如图所示 不可伸长的细线一端固定于竖直墙上的o点 拉力f通过一个轻质定滑轮和轻质动滑轮竖直作用于细线的另一端 若重物m在力f的作用下缓缓上升 拉力f的变化情况为 a 变大b 变小c 不变d 无法确定 解析 随着力f向下拉动细线 两墙间的细线长度l减小 而两墙之间距离d不变 根据悬挂重物的两细线与竖直方向的夹角 满足关系式sin d l可知sin 逐渐增大 又根据重物受力平衡有2fcos g可得拉力f变大 答案 a 变式2重物通过细线拴在ab细线上的o点 b沿竖直挡板pq缓缓竖直向下移动 保持o点位置不变 如图所示 那么oa和ob细线上的拉力将怎样变化 解析 首先明确oa和ob为两根细线 注意oa方向不变 所吊重物的重力g不变 以结点o为研究对象 受三个力作用 用图解法如右图所示 可知oa细线上的拉力一直增大 ob上的拉力先减小后增大 答案 oa细线上的拉力一直增大 ob上的拉力先减小后增大 住同一根细线上拉力大小相等 通过水平方向受力平衡分析细线与竖直方向的夹角 从而确定角度或角度的变化 注意应用数学知识分析解决问题 一根细线通过光滑钩 环 悬挂一重物 可分析出两边细线与竖直方向的夹角 相等 然后应用数学知识得出sin d l 再根据竖直方向受力平衡得出结论 注意有结点类平衡问题 只有满足三个条件 受三个力 其中一个力为恒力 另一个力方向不变 才可应用图解法 例2 如图所示 在粗糙水平地面上平放着一个截面为半圆的柱状物体a a与竖直墙之间放一光滑圆球b 整个装置处于静止状态 现对b施加一竖直向下的力f 力f的作用线通过球心 设墙对b的作用力为f1 b对a的作用力为f2 地面对a的作用力为f3 若f缓慢增大而整个装置仍保持静止 在此过程中 a f1保持不变 f3缓慢增大b f1缓慢增大 f3保持不变c f2缓慢增大 f3缓慢增大d f2缓慢增大 f3保持不变 解析 考查物体的平衡和隔离法 整体法分析受力等知识点 把ab看作整体 在竖直方向由平衡条件得f mag mbg n 据此可知当f缓慢增大时 n缓慢增大 隔离物体b分析受力 物体b受到竖直向下的重力mbg 力f及水平向右的墙对b的作用力f1 斜向左上方的a对b的作用力f2 设f2 的方向与竖直方向夹角为 由平衡条件得f2 cos f mbg f2 sin f1 由这二式可知当f缓慢增大时 f2 缓慢增大 由牛顿第三定律可知 b对a的作用力f2也缓慢增大 f1也缓慢增大 地面对a的摩擦力增大 所以f3也增大 所以正确选项是c 答案 c 变式3若题中随着f增大 b缓缓下降 同时a缓缓地向右移动 试分析f1 f2和f3将怎样变化 解析 对a b整体受力分析 由竖直方向上受力平衡可知地面对a的作用力f3缓慢增大 a缓慢向右移动 增大 同时f缓慢增大 根据f1 f mbg tan 可知f1缓慢增大 再应用勾股定理可知f2 可知f2缓慢增大 所以f1 f2和f3都缓慢增大 答案 f1 f2和f3都缓慢增大 变式4若题中竖直墙改为挡板 a的半径大于b的半径 如图所示 挡板缓慢绕与地面的交点逆时针转动90 的过程中 保持f不变 a静止不动 试分析f2和f3将怎样变化 解析 对b受力分析 画出力的矢量三角形如右图所示 f mbg 的两个分力为对挡板的压力f1和对a的压力f2 随着挡板的缓慢转动 b缓慢向下移动 f1与竖直方向的夹角越来越小 f2与竖直方向的夹角越来越大 根据矢量三角形可知分力f2减小 再隔离a a受到竖直向下的重力mag b的作用力f2和地面的支持力f3作用 在竖直方向上受力平衡有f3大小等于mag与f2的竖直分力之和 因f2一直减小 且与竖直方向的夹角越来越大 可知f2在竖直方向的分力越来越小 则f3一直减小 所以f2和f3的变化情况为 f2和f3都一直减小 答案 f2 f3都一直减小