《2011届新课标高中总复习课件专题15中学物理方法与技巧(类型1、2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011届新课标高中总复习课件专题15中学物理方法与技巧(类型1、2)（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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
2、为0.42kg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15 1 1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
3、衡时kx=(mA+mB)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
4、含条件充分利用临界条件是解题的关键解析： 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演 示 文 稿 12 3后 等, http:/ 吐圵夻令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=mBg
5、sinq FmAgsinqkx2=mAa 由式可得a= 由题意 d=x1+x2 由式可得d= 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15 1 3所
6、示，带电量为+q的点电荷与均匀带 电薄板相距为2d，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=0E板= E+qE+q=1513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，
7、然后根据题意利用对称性求出答案 【 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( )D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
8、方向斜向左上方，y轴右侧各点的场强方向斜向左 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
9、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【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
10、的焦耳热Q为多少？图15 1 5 分析：要求初始时的安培力，关键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：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
11、电路中只有电阻，电能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= 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 （ 或）【变式题】如图15 1 6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，半圆环 MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边
12、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4 斜面模型高考物理中的斜面问题是千变万化，
13、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
14、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15 1 7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=LO
15、A因而得到：LOA= ，LOA与倾角无关所以选A.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； (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
