高中物理學習方法.doc

哈爾濱一對一天材教育高中物理電路解題的基本方法1、解題的基本方法、步驟本章的主要問題是研究電路中通以穩(wěn)恒電流時，各電學量的計算，分析穩(wěn)恒電流的題目，步驟如下：（1）確定所研究的電路。（2）將不規(guī)范的串并聯(lián)電路改畫為規(guī)范的串并聯(lián)電路。（使所畫電路的串、并聯(lián)關(guān)系清晰）。對應題中每一問可分別畫出簡單電路圖，代替原題中較為復雜的電路圖。（3）在所畫圖中標出已知量和待求量，以利分析。（4）應注意當某一電阻改變時，各部分電流、電壓、功率都要改變?？梢哉J為電源電動勢和內(nèi)電阻及其它定值電阻的數(shù)值不變。必要時先求出 、r和定隨電阻的大小。（5）根據(jù)歐姆定律，串、并聯(lián)特性和電功率公式列方程求解。（6）學會用等效電路，會用數(shù)學方法討論物理量的極值。2、將不（4）通過電容器的電壓和平行板間距離可求出兩扳間電場強度，再分析電場中帶電粒子的運動。4、如何聯(lián)接最省電用電器正常工作應滿足它要求的額定電壓和額定電流，要使額外的損失盡可能少，當電源電壓大于或等于兩個（或兩個以上）用電器額定電壓之和時，可以將這兩個用電器串聯(lián)，并給額定電流小的用電器加分流電阻，如電源電壓大于用電器額定電壓之和時，應串聯(lián)分壓電阻。【例】 三盞燈，L1為“110V 100W”，L2為“110V 50W”，L3為“110V 40W”電源電壓為220V，要求：三盞燈可以單獨工作；三盞燈同時工作時額外損耗的功率最小，應怎樣聯(lián)接？畫出電路圖，求出額外損耗功率。5、在電路計算中應注意的幾個問題（1）在電路計算中，可以認為電源的電動勢、內(nèi)電阻和各定值電阻的阻值不變，而各部分的電流、電壓、功率（或各種電表的示數(shù)）將隨外電阻的改變而收變。所以，在電路計算中，如未給出電源的電動勢和內(nèi)電阻時，往往要先將其求出再求變化后的電流、電壓、功率。（2）應將不影響電路的電流和電壓?？梢园寻才嘤嫯敵蓪Ь€、伏特計去掉后進行電路計算。但作為真實表，它們都具有電阻，它們既顯示出電路的電流和電壓，也顯示它自身的電流值或電壓值。如真實安培計是個小電阻，真實伏特計是一個大電阻，將它們接入電路將影響電路的電流和電壓值。所以，解題時應搞清電路中電表是不是當作理想表。高中奧林匹克物理競賽解題方法十四、近似法方法簡介近似法是在觀察物理現(xiàn)象、進行物理實驗、建立物理模型、推導物理賽題精講例1：一只狐貍以不變的速度 沿著直線AB逃跑，一只獵犬以不變的速率 追擊，其運動方向始終對準狐貍.某時刻狐貍在F處，獵犬在D處，F(xiàn)DAB，且FD=L，如圖141所示，求獵犬的加速度的大小.解析：獵犬的運動方向始終對準狐貍且速度大小不變，故獵犬做勻速率曲線運動，根據(jù)向心加速度 為獵犬所在處的曲率半徑，因為r不斷變化，故獵犬的加速度的大小、方向都在不斷變化，題目要求獵犬在D處的加速度大小，由于 大小不變，如果求出D點的曲率半徑，此時獵犬的加速度大小也就求得了.獵犬做勻速率曲線運動，其加速度的大小和方向都在不斷改變.在所求時刻開始的一段很短的時間 內(nèi)，獵犬運動的軌跡可近似看做是一段圓弧，設(shè)其半徑為R，則加速度 其方向與速度方向垂直，如圖141甲所示.在 時間內(nèi)，設(shè)狐貍與獵犬分別 到達 ，獵犬的速度方向轉(zhuǎn)過的角度為 /R而狐貍跑過的距離是： 因而 /R /L，R=L / 解析 要求船在該位置的速率即為瞬時速率，需從該時刻起取一小段時間求它的平均速率，當這一小段時間趨于零時，該平均速率就為所求速率.設(shè)船在 角位置經(jīng) 時間向左行駛 距離，滑輪右側(cè)的繩長縮短 ，如圖142甲所示，當繩與水平方向的角度變化很小時，ABC可近似看做是一直角三角形，因而有 = 兩邊同除以 得： ，即收繩速率 因此船的速率為 例3 如圖143所示，半徑為R，質(zhì)量為m的圓形繩圈，以角速率所以 和 的大小相等，均等于T. 和 在半徑方向上的合力提供這一段繩做勻速圓周運動的向心力，設(shè)這段繩子的質(zhì)量為 ，根據(jù)牛頓第二定律有： ；因為 段很短，它所對應的圓心角 很小所以 將此近似關(guān)系和 代入上式得繩中的張力為 例4 在某鉛垂面上有一固定的光滑直角三角形細管軌道ABC，光滑小球從頂點A處沿斜邊軌道自靜止出發(fā)自由地滑到端點C處所需時間，恰好等于小球從頂點A處自靜止出發(fā)自由地經(jīng)兩直角邊軌道滑到端點C處所需的時間.這里假設(shè)鉛垂軌道AB與水平別記為 、 、 ，如圖144甲所示，小球從A到B的時間記為 ，再從B到C的時間為 ，而從A直接沿斜邊到C所經(jīng)歷的時間記為 ，由題意知 ，可得 ： ： =3：4：5，由此能得 與 的關(guān)系.因為 所以 因為 ： =3：4，所以 小球在圖144乙中每一虛線所示的軌道中，經(jīng)各垂直線段所需時間之和為 ，經(jīng)各水平段所需時間之和記為 ，則從A到C所經(jīng)時間總和為 ，最短的 對應 的下限 ，最長的 對應 的上限 小球在各水平段內(nèi)的運動分別為勻速運動，同一水平段路程放在低處運動速度大，所需時間短，因此，所有水平段均處在最低位置（即與BC重合）時 最短，其值即為 ，故 = 的上限顯然對應各水平段處在各自可達到的最高位置，實現(xiàn)它的方案是垂直段每下降小量 ，便接一段水平小量 ，這兩個小量之間恒有 ，角 即為ACB，水平段到達斜邊邊界后，再下降一小量并接一相應的水平量，如此繼續(xù)下去，構(gòu)成如圖所示的微齒形軌道，由于必為 ，即得： 這樣 =7:5例5 在光滑的水平面上有兩個質(zhì)量可忽略的相同彈簧，它們的一對端點共同連接著一個光滑的小物體，另外一對端點A、B固定在水平面上，并恰使兩彈簧均處于自由長度狀態(tài)且在同一直線上，如圖145所示.如果小物體在此平面上沿著垂直于A、B連線的方向稍稍偏離初始位置，試分析判斷它是否將做簡諧運動？解析 因為一個物體是否做簡諧運動就是要看它所受的回復力是否是一個線性力，即回復力的大小與位移大小成正經(jīng)，方向相反.因此分析判斷該物體將不做簡諧運動.同時本題表明，平衡位置附近的小振動未必都是簡諧運動.例6 三根長度均為 ，質(zhì)量均勻的直桿，構(gòu)成一正三角形框架ABC，C點懸掛在一光滑水平轉(zhuǎn)軸上，整個框架可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動.桿AB是一導軌，一電動玩具松鼠可在導軌上運動，如圖146所示，現(xiàn)觀察到松鼠正在導軌上運動，而框架卻靜止不動，試論證松鼠的運動是一種什么樣的運動.解析 松鼠在AB軌道運動，當框架不動時，松鼠受到軌道給它的水平力F作用，框架也受到松鼠給它的水平力F作用，設(shè)在某一時刻，松鼠離桿AB的中點O的距離為 ，如圖146所示，松鼠在豎直方向?qū)к壍淖饔昧Φ扔谒墒笫艿降闹亓?，m為松鼠的質(zhì)量.以C點為軸，要使框架平衡，必須滿足條件 ，松鼠對AB桿的水平力為 ，式中L為桿的長度.所以對松鼠而言，在其運動過程中，沿豎直方向受到的由以上論證可知，當框架保持靜止時，松鼠在導軌AB上的運動是以AB的中點O為平衡位置，振幅不大于1m、周期為2.64s的簡諧運動.例7 在一個橫截面面積為S的密閉容器中，有一個質(zhì)量為m的活塞把容器中的氣體分成兩部分.活塞可在容器中無摩擦地滑動，活塞兩邊氣體的溫度相同，壓強都是 ，體積分別是V1和V2，如圖147所示.現(xiàn)用某種方法使活塞稍微偏離平衡位置，然后放開，活塞將在兩邊氣體壓力的作用下來回運動.容器保持靜止，整個系統(tǒng)可看做是恒溫的. （1）求活塞運動的周期，將結(jié)果用 、V1、V2、m和S表示； （2）求氣體溫度 時的周期 與氣體溫度 =30時的周期 之比值.解析 （1）活塞處于平衡時的位置O為坐標原點 當活塞運動到右邊距O點 處時，左邊氣體的體積由V1變?yōu)閂1+ ，右邊氣體的體積由V2變?yōu)閂2 ，設(shè)此時兩邊氣體的壓強分別為 和 ，因系統(tǒng)的溫度恒定不變，根據(jù)玻意耳定律有： 而以電質(zhì)點，O點顯然為帶電質(zhì)點的平衡位置，設(shè)該質(zhì)點沿某一中線稍稍偏離平衡位置，試證明它將做簡諧運動，并求其振動周期.解析 要想證明帶電質(zhì)點是否做簡諧運動，則需證明該帶電質(zhì)點沿某一中線稍稍偏離平衡位置時，所受的回復力是否與它的位移大小成正比，方向相反.因此該題的關(guān)鍵是求出它所受回復力的表達式，在此題也就是合外力的表達式.以O(shè)為坐標原點，以AOD中線為坐標 軸，如圖148甲所示，設(shè)帶電質(zhì)點在該軸上偏移 ，A處Q對其作用力為 ，B、C處兩個Q對其作用的合力為 ，取 軸方向為正方向. 有 因為 當 很小時可忽略高次項所以 因此電阻R的阻值.解析 在測試中，除待求量R外，電源電動勢E，電源內(nèi)阻 ，電流計內(nèi)阻 以及電流計每偏轉(zhuǎn)一格的電流 ，均屬未知.本題數(shù)據(jù)不足，且電流計讀數(shù)只有兩位有效數(shù)字，故本題需要用近似方法求解.設(shè)電源電動勢為E，電流計內(nèi)阻為 ，電流計每偏轉(zhuǎn)一格的電流為 ，用歐姆定律對三次測量的結(jié)果列式如下： 從第三次測量數(shù)據(jù)可知，當用20k電阻取代R，而且 阻值減小時電流計偏轉(zhuǎn)格數(shù)明顯增大，可推知R的阻值明顯大于20k，因此電源內(nèi)阻完全可以忽略不計，與R相比，電流計內(nèi)阻 與 的并聯(lián)值對干路電流的影響同樣也可以忽略不計，故以上三式可近似為： 待測電阻R=120k 解、三式，可得 =50例10 如圖1410所示，兩個帶正電的點電荷A、B帶電量均為Q，固定放在 軸上的兩處，離原點都等于 .若在原點O放另一正點電荷P，其帶電量為 ，質(zhì)量為m 將、式代入得： 因為 很小，忽略 得： 又因為 所以利用近似計算 得 忽略 得 當（ 時 具有恢復線性形式，所以在 范圍內(nèi)，P可圍繞原點做微小振動，所以P在原點處是穩(wěn)定的.例11 某水池的實際深度為 ，垂直于水面往下看，水池底的視深為多少？（設(shè)水的折射率為 ）解析 如圖1411所示，設(shè)S為水池底的點光源，在由S點發(fā)出的光線中選取一條垂直于面MN的光線，由O點垂直射出，由于觀察者在S正方，所以另一條光線與光線SO成極小的角度從點S射向水面點A，由點A遠離法線折射到空氣中，因入射角極小，故折射角也很小，進入人眼的兩條折射光線的反向延長線交于點S，該點即為我們看到水 計的一臂相連，壓強計的兩臂截面處處相同.U形管內(nèi)盛有密度 為 102kg/m3的液體.開始時左、右兩氣室的體積都為 V0=1.2102m3，氣壓都為 103Pa，且液體的液面處 在同一高度，如圖1412所示.現(xiàn)緩緩向左推動活塞，直到液體在 U形管中的高度差h=40cm.求此時左、右氣室的體積V1、V2.假 定兩氣室的溫度保持不變.計算時可以不計U形管和連接管道中 氣體的體積.取g=10m/s2.2一汽缸的初始體積為V0，其中盛有2mol的空氣和少量的水（水的體積可忽略），其平衡 時氣體的總壓強是3.0大氣壓.經(jīng)過等溫膨脹使其體積加倍，在膨脹過程結(jié)束時，其中的 水剛好全部消失，此時的總壓強為2.0大氣壓.若讓其繼續(xù)作等溫膨脹，使其體積再次加 倍，試計算此時： （1）汽缸中氣體的溫度； （2）汽缸中水蒸氣的摩爾數(shù)； （3）汽缸中氣體的總壓強. （假定空氣和水蒸氣均可當做理想氣體處理）31964年制成了世界上第一盞用海浪發(fā)電的航標燈，它的氣 室示意圖如圖1413所示.利用海浪上下起伏力量，空氣 能被吸進來 空氣從壓強為 、體積為V1的狀態(tài)絕熱的改變到壓強為 、體積為V2的狀態(tài)過程中， 近似遵循關(guān)系式 / =（V2/V1）5/3，1mol理想氣體溫度升高1K時，內(nèi)能改變?yōu)?3R/2.R=8.31J/(molK)4如圖1414所示，在O 軸的坐標原點O處， 有一固定的電量為 的點電荷，在 處，有一固定的、電量為 的點電荷，今有一 正試探電荷 放在 軸上 的位置，并設(shè)斥力 為正，引力為負. （1）當 的位置限制在O 軸上變化時，求 的受力平衡的位置，并討論平衡的穩(wěn)定性； （2）試定性地畫出試探電荷 所受的合力F與 在O 軸上的位置 的關(guān)系圖線.5如圖1415所示，一人站在水面平靜