高三物理全过程法、逆向思维法处理物理问题

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1、高三物理全过程法、逆向思维法处理物理问题高三物理全过程法、逆向思维法处理物理问题本文由 whsz001 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。三十期 沁阳市高考物理参阅 第三十期编辑朱爱玲主编杨国兴2009 2009 年 2 月 18 日高中物理解题方法专题指导方法专题五 全过程法、 方法专题五：全过程法、逆向思维法处理物理问题 编辑 朱爱玲 主编 杨国兴一、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

2、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

3、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 2 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/s ） 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 2 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/s ） 3. 全过程应用动能定理 【例 3】物体从高出

4、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？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 7 2 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 1.510 N/m ，胫骨最小 . 2 横截面积大约为 3.2 cm 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

5、. 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）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？ L 4 小球 A 用不可伸长的轻绳系于 O 点， O 点正下方有一固定的钉子 B。 在 O 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

6、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 d C 完整的圆周运动？BD5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 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 ，则推力对滑块做的功等于 （ ）A.mgh C.2mghh ) sin D.mg + mg

7、hctg B.mg ( s +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m 的不带 2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： 回路内感应电流的最大值；6斜面

8、倾角为 ，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 （tan） ，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。 7. 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， Ff10s 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

9、=-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： s 2 = 最初 5 秒通过的路程：mgH1 2 mv 0 2 1 2 mv 2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1 a 5 2 = 12.5a 2 1 1 1 s = at 2 ? a (t ? 5) 2 = (10t ? 25) 2 2 2mghFf h0由两式解得有题中已知的条件：s1:s2=11:5 得 （10t-25）:25=11:25 解得运动时间 t=8 秒 强化训练参考答案： 变题要

10、延展 赛题求境界第 2 页 共 4 页原题给详解三十期 沁阳市高考物理参阅 第三十期1 【解析】双脚胫骨面积最小处能承受冲击力的最大值： FpS1.510723.2104 N9.6103 N . . . 设人的质量为 m，下落的安全极限高度为 h1，触地后重心又下降的高度为 h2 对全过程由动能定理得： mg（h1h2）Fh20 解得：h1编辑朱爱玲主编杨国兴2009 2009 年 2 月 18 日mg (l ? 2 R) = R 2 R 51 1 2 mvc mRg 2 2( F ? mg )h2 mg由图可见 d=L-R，因此应有 d 3 3 l 。虽然 d 还应满足 dL，本题的解为 l

11、 d ? l 。 5 5(9.6 103 ? 50 10) 0.15 m2.7 m . 50 102 【解析】设木球入水的最大深度为 h2,，设想木球入水后，在水深 h2 处有一个与木球等大小的 水球，同时由水中 h2 处上升到水面，如图所示因为在木球下落、水 木球 球上升过程中，只有重力做功，因此对木球、水球和地球系统机械 h1 能守恒。取水面下深 h2 处为零势能位置由 m 木 g (h1 + h2 ) = m 水 gh2 水面水球实际上， 机械能守恒定律的解题思路可以迁移到更一般的应用能量转化与守恒的思想来解决物理 问题，从能量的观点（包括动能定理、机械能守恒等）来分析解决物理问题，可以

12、不涉及物理过程 的具体细节，因此也就更为简捷。 5答案：C 6 【解析】设物块总共能运动的路程为 L，对物块运动的整个过程运用动能定理得h h h = 3h1 = 6 米 3 1 1? 水球 木球 4 3 【解析】研究小球由下落开始直到反弹到最高点（离地面高度设为 h1）的过程,此过程初末动能 皆为 0， ?E K = 0 。此过程中，物体受重力、空气阻力和地面作用力，题设与地面碰撞后以原速率 反弹，即碰撞时小球动能未变，地面所作用力所做功为 0；重力做功与途径无关，只由起点与终点 ；空气阻力大小不变，在两段路程上皆做负功，即 两点高度差决定，即 WG=mg（h-h1） W 阻 = ? kmg

13、 (h + h1 ) 。所以合外力功为h2 =m 木m 水 ? m 木h1 =3 41 2 mgs 0 sin ? mg cos ? L = 0 ? mv0 2 2 2 gs 0 sin + v0 解得 L = 2g cos 7.【解析】因 FfqE，故在刚开始时滑块向右做减速运动，到速度为零后，在电场力和摩擦力作用 下向左加速运动， 撞墙后折返又做减速运动如此反复。 由于运动过程中不断地克服摩擦力做功， 滑块最终停在墙角处。 设滑块在停止前所通过的总路程为 s，对滑动的全过程应用动能定理得：22W = mg (h ? h1 ) ? kmg (h + h1 )根据动能定理，即得 h1 =1?

14、k h。 1+ k解得 8 【解析】把液滴下落看成一个过程，根据动能定理有：小球不断下落和反弹，总的路程不用动能定理也可求得，但比较繁琐。用动能定理解第二问，只需 研究小球由下落开始，直到最终停在地面上的全过程即可。所研究过程首末两态动能皆为 0， ?E K = 0 。在此过程中只有重力和空气阻力做功，重力做功 mgh，空气阻力做功-kmgs，S 为总路 程。根据 ?E K = W , 有 mgh-kmgs=0 9 【解析】当物体沿斜面下滑通过 B 或 C，第一次速率为零时，物体不再沿斜面运动，此后物体 仅在圆弧内往返运动物体在斜面上运动有重力和摩擦力做功，机械能要减少，物体在圆弧内运动 只有

15、重力做功，机械能不变物体每次沿斜面上升到最高点的高度逐次降低，物体每次沿斜面下滑 通过 B 或 C 时速率逐次减少，当减为零时，物体不再沿斜面运动，此后，仅在圆弧内往返运动 重力做功与路径无关，仅由高度决定；摩擦力做功与路径有关，所以物体在斜面上运动的总路 程，即在这段总路程中，始终有摩擦力做功，使得机械能减少 设物体在两个斜面上运动的总路程为 s，斜面底端距弧底高 h=R（1cos60）= 2（10.5）= 1（m） 解法一：对全过程，根据动能定理： ： WGWf = 0（1 / 2）mv02 2 即 mg（hh）mgcos60s =（1 / 2）mv0 ，s=h k本题也可换一个角度考虑，

16、物体最终停留在地面上，其重力势能减少了 mgh，完全用于克服摩 擦阻力做功了，即应有 mgh=kmgs。 4 【解析】球 A 由摆下到绳遇到钉 B 之后作圆周运动的全过程中，受绳拉 L 力和垂力，绳拉力不做功，只有重力做功，球 A 的机械能守恒。研究球 A O 由开始释放至运动到圆周上最高位置 C 之过程，其重力势能减少了1 2 mg oc ，动能增加了 mvc ，其中 oc = l ? 2 R ，而 vC 应满足条件 2 vC Rg ，根据机械能守恒，应有第 3 页 共 4 页 原题给详解C B Dd变题要延展赛题求境界三十期 沁阳市高考物理参阅 第三十期解得 s = g ( h ? h ) +编辑朱爱玲主编杨国兴2009 2009 年 2 月 18 日1 2 v0 / g cos 60 0 = 240 m 2解法二：根据功能原