二轮复习第22讲专题10A物理解题方法与技巧(物理解题常用的方法).ppt

物理 广东 2 专题十物理解题方法与技巧 3 一 物理解题常用的方法1 整体法和隔离法物理习题中 所涉及的研究对象往往不是一个单独的物体 或单一的孤立过程 如果把所涉及的多个物体 多个过程作为一个整体来考虑 这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法 而把整体的某一部分 如其中的一个物体或者是一个过程 单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法 则称为隔离法 处理好二者的关系 可以找出解题的捷径 4 例1 如图10 1所示 质量为M的楔形物块静置在水平地面上 其斜面的倾角为q 斜面上有一质量为m的小物块 小物块与斜面之间存在摩擦 用恒力F沿斜面向上拉小物块 使之匀速上滑 在小物块运动的过程中 楔形物块始终保持静止 地面对楔形物块的支持力为 D A M m gB M m g FC M m g FsinqD M m g Fsinq 5 解析 本题可用整体法解题 竖直方向由平衡条件 Fsinq N mg Mg 则N mg Mg Fsinq 点评 本题是用整体法求解 若逐个物体分析列式 求解则很复杂 应用了整体分析方法 就很容易得出结果 6 例2 如图10 2所示 质量为M 长为L的木板放在光滑的斜面上 为使木板静止于斜面上 质量为m的人应在木板上以多大的加速度跑动 设人脚底与木板不打滑 若使人与斜面保持相对静止 人在木板上跑动时 木板的加速度有多大 7 解析 方法一 用隔离思维求解对人 mgsinq f mam 对木板 Mgsinq f 由 式得am 同量 aM 8 方法二 用整体思维求解人和木板为系统 所受重力 M m g 支持力N 且合力等于 M m gsinq由牛顿第二定律F合 m1a1 m2a2 mnan得 M m g MaM mam 且aM 0 静止 所以am 同理 若人与斜面保持相对静止 木板的加速度为aM 9 例3 质量为4kg的铅球 从离沙坑1 8m的高处自由落下 铅球落进沙坑后陷入0 2m深而停止运动 求沙坑对铅球的平均阻力 g取10m s2 解析 铅球在前一段做自由落体运动 后一段做匀减速运动 对前一段可用机械能守恒求解 后一段可用动能定理求解 如果用整体法处理 把开始下落到最终停止看成一个过程 运用动能定理列式 将很快得到结果 由W Ek 即mg h s fs 0 0可得 f h s mg s 400N 10 点评 此题我们用动能定理列式时 把两段过程处理成一个过程 求解就便捷得多了 11 例4 如图10 3所示 质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计 在已知水平推力F的作用下 A B做加速运动 A对B的作用力为多大 解析 取A B整体为研究对象 其水平方向只受一个力F的作用 根据牛顿第二定律知 F 2m m a 得a F 3m 取B为研究对象 其水平方向只受A的作用力N 根据牛顿第二定律知 N ma 故A对B的作用力N F 3 12 点评 对连结体问题 通常先取整体为研究对象求出整体的加速度 然后再根据题目要求的问题取某一个物体为研究对象分析和计算 解题中根据需要将整体法和隔离法交叉运用 在物理的学习中 学会对整体的 局部的 对变化全过程 对变化过程的细节进行细致的分析是一项十分重要的基本功 13 2 等效法 等效 思想是研究和解决物理学问题的一种很重要的思想 等效 是指从效果相同出发 对所研究的对象提出一些方案进行研究的一种方法 以简化求解过程 如力学中合力和分力的等效代替 运动学中的合运动和分运动的等效代替 电学中电路的等效以及物理模型的等效和物理过程的等效 14 例5 如图10 4 闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁 磁铁的N极朝下 当磁铁向下运动时 但未插入线圈内部 B A 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互吸引B 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同 磁铁与线圈相互排斥C 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互吸引D 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反 磁铁与线圈相互排斥 15 解析 当条形磁铁向下运动时 磁通量会逐渐增加 在导线中会产生感应电流 而感应电流的出现 又会使得线圈由于电磁感应而产生磁场 此时 可以将线圈等效成一个条形磁铁 根据楞次定律知这个条形磁铁对上面一个条形磁铁的作用效果应该等效于阻碍磁通量的增加 所以会对之产生排斥作用 所以可首先判断出 线圈等效条形磁铁 的极性为 上N下S 再通过 安培定则 去判断出电流方向为图示方向 故B选项是正确的 点评 此题是把线圈等效为条形磁铁来确定磁铁与线圈的作用力 16 例6 半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内 环上套有一个质量为m 带正电的珠子 空间存在水平向右的匀强电场 如图10 5所示 珠子所受静电力是其重力的倍 将珠子从环上最低位置A点静止释放 求珠子所能获得的最大动能Ekm 17 解析 从等效场的角度分析 珠子在运动中所受到的电场力和重力均不变 把电场和重力场叠加 重力mg和电场力Fe的等效场力 方向与重力夹角a arccos如图所示 图中DOCB是等效场力的方向 显然 珠子在达到图中的位置B时 具有最大的动能 这一动能值为自A至B过程中等效场力F对珠子所做的功 18 19 例7 如图10 6所示 R1 R2 R3为定值电阻 但阻值未知 Rx为电阻箱 当Rx为Rx1 10w时 通过它的电流Ix1 1A 当Rx为Rx2 18w时 通过它的电流Ix2 0 6A 则当Ix3 0 1A时 求电阻Rx3 20 解析 电源电动势E 内电阻r 电阻R1 R2 R3均未知 按题目给的电路模型列式求解 显然方程数少于已知量数 于是可采取变换电路结构的方法 21 将图所示的虚线框内电路看成新的电源 则等效电路如右图所示 电源的电动势为E 内电阻为r 根据电学知识 新电路不改变Rx和Ix的对应关系 有 由 两式 得E 12V r 2w 代入 式 可得 118w 22 3 假设法所谓假设法 是对于待求解的问题 在与原题给条件不相违的前提下 人为地加入或减去某些条件 以使原题得以更方便地求解 或者假设一个可能的物理状态或物理过程 然后对此状态进行分析和判断 把所得的结果与实际情况进行比较以鉴别假设的正确与否来达到求解的目的 23 例8 如图10 7所示 两块叠放的长方体滑块A和B 置于固定的倾角为 的斜面上 如图所示 滑块A和B的质量分别为M和m A与斜面间的动摩擦因数为 1 B与A之间的动摩擦因数为 2 已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下 则滑块B受到的摩擦力 A 等于零B 方向沿斜面向上C 大小等于D 大小等于 c 24 解析 假设A和B接触面光滑 B必然会以gsinq的加速度下滑 可见B有相对A向下运动的趋势 可确定滑块B受到的摩擦力方向沿斜面向上 选项B对 再用整体法求整体下滑的加速度a gsinq 1gcosq 对B有mgsinq f ma 联立 得f 1mgcosq 选项C对 25 4 图象法根据题意把抽象的物理过程用图线表示出来 将物理量间的代数关系转化为几何关系 运用图象直观 简明的特点 分析解决物理问题 则可达到化难为易 化繁为简的目的 26 例9 一颗速度较大的子弹 水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块 设木块对子弹的阻力恒定 则当子弹入射速度增大时 下列说法正确的是 A 木块获得的动能变大B 木块获得的动能变小C 子弹穿过木块的时间变长D 子弹穿过木块的时间变短 BD 27 解析 子弹以初速穿透木块过程中 子弹 木块在水平方向都受恒力作用 子弹做匀减速运动 木块做匀加速运动 子弹 木块运动的v t图如图中实线所示 图中OA B分别表示子弹穿过木块过程中木块 子弹的运动图象 而图中梯形OAB的面积为子弹相对木块的位移 即木块长 当子弹入射速度增大变为时 28 点评 本题若按常规的思路 依牛顿第二定律和运动学公式或者动量和能量的知识去列式求解 会使计算复杂化 且易出现错误判断 子弹 木块的运动图象便如图虚线所示 梯形OA B v 0的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长 故梯形OABv0与梯形OA B v 0的面积相等 由图可知当子弹入射速度增加时 木块获得的动能变小 子弹穿过木块的时间变短 所以本题正确答案是BD 29 例10 如图10 8所示 A B是一对平行的金属板 在两板间加上一周期为T的交变电压U A板的电势为零 B板的电势的随时间的变化规律为 0到时间内 正的常数 在到T的时间内 在T到的时间内 在到2T的时间内 现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内 设电子的初速度和重力对它的影响均可忽略 30 A 若电子是在t 0时刻进入的 它将一直向B板运动B 若电子是在时刻进入的 它可能时而向B板运动 时而向A板运动 最后打在B板上C 若电子是在时刻进入的 它可能时而向B板运动 时而向A板运动 最后打在B板上D 若电子是在时刻进入的 它可能时而向B板 时而向A板运动 31 解析 依题意 作出B板相对于A板的电势随时间变化的图象 如图所示 32 若电子在t 0时刻进入板间 则在0到时间内 将向B板加速运动 到时刻 电子已获得竖直向上的最大速度 在到T时间内 电子也可能在此前或此间到达B板 电子受到的电场力反向 加速度方向与速度v方向相反 做匀减速运动 根据运动的对称性 到T时刻 电子速度减为零 此后重复上述运动 直到到达B板为止 此过程可借助于电子的v t图象直观表示出来 如图 甲 所示 33 若电子在时刻 时刻 时刻进入两板间的电场区 运动的情况则分别对应图 乙 丙 丁 图线的斜率代表加速度 图线与时间轴所围成的 面积 代表位移 其中 正面积 代表电子向B板运动 负面积 代表电子向A板运动 甲 图中 面积 总是正的 电子一直向B板运动 乙 图中 正位移 大于 负位移 所以电子是时而向B板运动 时而向A板运动 最后打到B 从以上分析 选项A和B都是正确的 类似分析可以判断选项C和D是错误的 请同学们自行讨论 34 5 对称法有很多物理现象都具有对称性 如 竖直上抛运动的对称 振动过程的对称 某些电路和光路的对称 物理解题中会用到对称性的思考方法 35 例11 如图10 9直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场 正 负电子同时从同一点O以与MN成30 角的同样速度v射入磁场 电子质量为m 电荷为e 它们从磁场中射出时相距多远 射出的时间差是多少 36 解析 正负电子的半径和周期是相同的 只是偏转方向相反 先确定圆心 画出半径 由对称性知 射入 射出点和圆心恰好组成正三角形 所以两个射出点相距2r 由图还看出经历时间相差5T 6 T 6 2T 3 答案 射出点相距s 时间差为Dt 点评 关键是找圆心 找半径和运用对称性 37 例12 沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A 抛出点离水平地面的高度为h 距离墙壁的水平距离为s 小球与墙壁发生弹性碰撞后 落在水平地面上 落地点距墙壁的水平距离为2s 如图10 10所示 求小球抛出时的初速度 38 解析 因小球与墙壁发生弹性碰撞 故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性 碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球继续前进的轨迹相对称 如图所示 所以小球的运动可以转换为平抛运动处理 效果上相当于小球从A 点水平抛出所做的运动 39 40 6 极限思维法 外推法 特殊值检验法 极限思维法 指将一般条件下得出的物理规律和结论 外推到极限值 最大值 最小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值 下进行分析 讨论 推理和检验的方法 41 例12 如图10 11所示 在升降机内 有一个质量为m的物体静止在倾角为q粗糙斜面上 当升降机以加速度a加速下降时 物体对斜面的压力为 D A mgcosqB mgcosq mgsinqC m g a cosqD m g a cosq 42 解析 当a 0