2011届高中物理 专题15 方法与技巧总复习课件（类型1、2） 新课标

1、专题十五 中学物理方法与技巧 近几年来，在高考物理试题中经常出一些开放型的问题，因而解题方法和技巧显得更重要，会涉及多种解题方法，如整体法、隔离法、等效法、类比法、极值法、图象法、假设法等，通过发散性思维探索性解决问题，同时也要注重利用数学知识来解决物理问题在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量，称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模轻弹簧中各部分间的张力处处相等，两端弹力的大小相等f方向相反以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点 【例题1】如图1511所示，A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上，已知木块A、B质量分别为0

2、.42kg和0.40kg，弹簧的劲度系数k=100N/m，若在木块A上作用一个竖直向上的力F，使A由静止开始以0.5m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动(g=10m/s2)求：(1)使木块A竖直做匀加速运动的过程中，力F的最大值；(2)若木块由静止开始做匀加速运动，直到A、B分离的过程中，弹簧的弹性势能减少了0.248J，求这一过程中F对木块做的功图1511分析： 弹簧相联系的物体，在运动过程中经常涉及临界极值问题，本题寻找什么时候F最大，什么时候相互接触的物体A、B恰好要脱离是难点因此解题关键是利用好临界条件，得到对解题有用的物理结论解析： (1)不加F，木块A、B平衡时kx=(mA+mB)

3、g，则x=对A 施 加F后，由受力分析得， 对A：F+NmAg=mAa 对B：kxNmBg=mBa 当N0时，A、B加速度相同，对A，随N减小F增大当N=0时，F取得最大值 Fm=mA(g+a)=4.41N(2) 当N=0时，A、B开始分离，此时弹簧压缩量x=A、B此时获得的共同速度v2=2a(xx)设力F做的功为WF，对这一过程由功能原理得：WF=(mA+mB)v2+(mA+mB)g(xx)DEp，解得：WF=9.64102J评析：弹簧类临界极值问题，往往涉及如物体速度达到最大；弹簧形变量达到最大时两物体速度相同；使物体恰好要离开地面；相互接触的物体恰好要脱离等隐含条件充分利用临界条件是解题

4、的关键解析：设x1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿定律可知mAgsinq=kx1 【变式题】如图1512所示，在倾角为q 的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB ，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板系统处于静止状态现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B 刚要离开C 时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d.(重力加速度为g)1512令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加 速 度 ， 由 胡 克 定 律 和 牛 顿 定 律 可 知x2=mBgsinq FmAgsinqkx2=mAa 由式可得a= 由题意 d=x1

5、+x2 由式可得d= kgmmBAqsinABAmgmmFqsin对称性的角度研究、处理物理问题的一种思维方法，有时间和空间上的对称它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质用这种思维方法来处理问题可以开拓思路，使复杂问题的解决变得简洁利用对称法解题的思路：领会物理情景，选取研究对象；在仔细审题的基础上，通过题目的条件、背景、设问，深刻剖析物理现象及过程，建立清晰的物理情景，选取恰当的研究对象如运动的物体、运动的某一过程或某一状态；透析研究对象的属性、运动特点及规律；寻找研究对象的对称性特点利用对称性特点，依物理规律，对题目求解【例2】如图1513所示，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2

6、d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心若图中a点处产生的电场强度为零，则带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为多少，方向如何？(静电力恒量为k) 解析： 在电场中a点：Ea=E板+E+q=0 E板= E+q E+q=2qkd1513板上电荷在a、b两点的电场以带电薄板对称，带电薄板在b点产生的场强大小为 ，方向水平向左.评析 题目中要求带电薄板产生的电场，根据中学物理知识仅能直接求点电荷产生的电场，无法直接求带电薄板产生的电场；由Ea=0，可以联想到求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法，利用E=-E+q来间接求出带电薄板在a点的场强，然后根据题意利用对称性求出答案 2dqk

7、【 变式题 】静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散 的一种装置，其中某部分静电场的分布如图1514所示图1514虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称，等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等一个电子经过P点(其横坐标为 )时，速度与Ox轴平行适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图是( )D0 x解析： 1）由于静电场的电场线与等势线垂直，且沿电场线电势依次降低由此可判断Ox轴上方区域y轴左侧各点的场强方向斜向左上方，y轴右侧各点的场强方向斜向左

8、下方 2）电子运动过程中，受到的电场力的水平分力沿x轴正方向，与初速方向相同，因此，电子在x方向上的分运动是加速运动，根据空间对称性，电子从x=x0运动到x=x0过程中，在y轴左侧运动时间比在y轴右侧运动的时间长 3）电子受到电场力的竖直分力先沿y轴负方向，后沿y轴正方向因此电子在y方向上的分运动是先向下加速后向下减速，但由于时间的不对称性，减速时间比加速时间短，所以，当x=x0时，vy的方向应沿y轴负方向 正确答案为D. 导轨问题在高中物理中比较常见，尤其在电磁感应的 综合问题中，常出现水平导轨、倾斜导轨、竖直导轨上讨论导体棒运动的力学问题、电路问题、能量问题当然也会在平抛、圆周运动中出现【

9、例3】如图1515所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平垂直导轨平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为k.初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直求： (1)初始时刻导体棒所受安培力的大小F； (2)导体棒往复运动一段时间后，最终将静止设静止时弹簧的弹性势能为Ep，则从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？图1515 分析： 要求初始时的安培力，关键

10、先求出瞬时电流大小，根据法拉第电磁感应定律可求；导体棒在往复运动过程比较复杂，安培力、弹簧弹力都变化，加速度变化，用运动学方法难求解，只能用能量求算解析：(1)设导体棒的初速度为v0，由动能的定义式 得：设初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：E=BLv=BL 设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得：2021mvEkmEvk20mEk2mERBLREIk2设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得: (2)从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能，因在电路中只有电阻，电能

11、最终全部转化为电阻上产生的焦耳热Q.当导体棒静止时，棒受力平衡，此时导体棒的位置比初始时刻降低了h，则mg=kh，所以h= kmgmERLBBILFk222评析： 本题通过弹簧模型和导轨模型结合起来，考查运用法拉第电磁感应定律、安培力、力的平衡、能量守恒定律等知识点处理相关问题的能力 由能的转化和守恒定律得 QEEmghpkPkEEkgmQ22kgmEQK222（ 或）【变式题】如图1516所示，竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，

12、半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段光滑，PQ段粗糙，现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的3/4.现将小环从M点右侧的D点由静止释放，小环刚好能到达P点求：(1)DM间距离；(2)上述过程中，小环第一次通过与O等高的A点时，半圆环对小环作用力的大小；1516解析：(1)小环刚好到达P点时速度vP=0，由动能定理得qEx02mgR=0 而qE= ， 所以x0= (2)设小环在A点时的速度为vA，由动能定理得 qE(x0+R)-mgR= 因此vA= 设小环在A点时所受半圆环轨道的作用力大小为N，由牛顿第二定律得 所以得解析2102Amv

13、 34mg83R142Rg2 AANqv BqEmvR141742qBgRmgN 4 4 斜面模型斜面模型 高考物理中的斜面问题是千变万化，斜面既可能光滑，也可以粗糙；既可能固定，也可以运动，即使运动，也可能匀速或变速；既可能是一个斜面，也可能是多个斜面；以斜面为载体，可以编制出五花八门的各种题目：有静力学问题、动力学问题、能量问题、振动问题、电磁感应问题等 按研究对象分类，斜面问题可分为单个质点、连接体等；按斜面本身分类，可分为单斜面、双斜面及多个斜面体；按运动性质分类，可分为平衡、加速等等 求解斜面问题，能否做好斜面上物体的受力分析，尤其是斜面对物体的作用力(包括支持力和摩擦力)是解决问题

14、的关键 【例4】(2010年湖州模拟)如图1517所示，木块M可以分别从固定斜面的顶端沿左边或右边由静止开始滑下，左右两侧的倾角不同，分别是、，且滑到A点或B点停下假定木块M和斜面及水平面间有相同的动摩擦因数，斜面与平面平缓连接，图中O点位于斜面顶点正下方，则( )A、距离OA等于OB B、距离OA大于OBC、距离OA小于OB D、无法做出明确的判断A图1517分析：本题木块从两侧滑下，建立斜面模型，先受力分析，判定运动情况，在斜面上做匀加速运动，在水平面做匀减速直线运动，可用牛顿运动定律求解或用动能定理解析：以木块M从固定斜面的顶端沿左边下滑为研究过程，假设斜面长为L，斜面高为h，A点到左侧

15、斜面水平距离为x，动摩擦因数为，建立动能定理： MghMgLcosaMgx=0， 由于 Lcosa+x=LOA 因而得到：LOA= ，LOA与倾角无关所以选A.h评析： 本题木块从两侧滑下，似乎毫无关系，但仔细分析，能量变化相等，机械能通过摩擦力做功转化为内能通过动能定理列式求解，发现它们具有普遍联系平时要注重总结、积累【变式题】(2010年浙江)在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节(取g=10m/s2)求：(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系；(

16、2)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离xmax为少？(3)若图1518中H=4m，L=5m，动摩擦因数 =0.2，则水平运动距离要达到7m，h值应为多 少？图1518 (1)设斜面长为L1，斜面倾角为q，由A运动到B过程，由动能定理有： 即为： 求得：vB= (2) 211()cos02Bmg HhmgLmvq21()02Bmg HhmgLmv2g HhL212hgtBxv t 解得： 由式知当 时，x有最大值，最大值为： smax=L+xmax=L+HL (3)将x=2m，H=4m，L=5m，=0.2代入中化简得： h23h+1=0 求得：2HLh135

17、m2.26m2h2xHhL235m0.38m2h 信息给予题是一种新情景(或新背景)试题形式上的特点是：结构上一般由三部分组成：首先介绍题目的物理背景，然后给出一些相关信息，最后提出问题；信息题的题干普遍较长，信息量也大内容上的特点是题目给出的信息中有显性信息，也有隐性信息，有有效信息也有辅助信息，甚至还有无用的干扰信息；有些信息对学生来说是较熟悉的，也有些是完全陌生的；题中专业术语较多；综合性较强总之新信息给予题所提供的材料，大都是课本内容中所没有的，或是平时学习和训练中未曾遇见过的它们的材料内容新(新概念、新理论、新发现、新技术等)，表述方法新(文字、表格、示意图、函数图等)，再就是题干内

18、容较长这对考生阅读理解能力以及推理、判断和计算能力等要求较高也是近年来高考题的热点和难点 解答这类新信息给予题，首先要通过认真阅读，读懂题干内容，着重了解所提出的新概念、新理论、新发现、新技术和新方法；看懂题中图表所包含的信息；着重了解其物理意义以及有关物理量之间的定性与定量的函数关系，并能从中找出规律，从而确定解题的方向，正确建立相关物理模型，最终得到问题的求解其解题的基本思路为：提炼 迁移 联想 类比 确定解题方法 【例5】如图1521所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效

19、应，实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为 .式中的比例系数k称为霍尔系数霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差图1521IBUkd设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势（低于） 下侧面A的电势(填“高于”“低于”或“等于”)(2)电子所受的洛伦兹力的大小为（evB ）(3)当导体板上下两侧之间的

20、电势差为U时，电子所受静电力的大小为( evB 或e )(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k= ，其中n代表导体板单位体积中电子的个数1neUh解析：(1)低于(2)evB(3) (或evB)(4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用，两力平衡，有得： 通过导体的电流强度由 ，有得：eUh UheevBnevhvBkBdhdUdkIBUhvBInevdh1kne评析： 本题文字叙述较长，关键是对信息能有效筛选、分析处理，构建物理模型，知识点涉及电子在磁场中偏转左手定则、电子受力平衡问题、电流的微观求解等，对学生能力要求较高 【变式题】(2010浙江)如图1522所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度OA为L1，垂直纸面的宽度为L2.在膜的下端(图中A处)挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜绷成平面在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能光电池板可等效为一个电池，输出电压恒定为U，输出电流正比于光电池板接收到的光能(设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定)