高中物理動態(tài)分析專題

高中物理動態(tài)分析專題一、力學(xué)中的動態(tài)問題分析1、變動中力的平衡問題的動態(tài)分析矢量三角形法omgBA圖1aB 物體在三個不平行的共點力作用下平衡，這三個力必組成一首尾相接的三角形。 用這個三角形來分析力的變化和大小關(guān)系的方法叫矢量三角形法，它有著比平行四邊形更簡便的優(yōu)點， 特別在處理變動中的三力問題時能直觀的反映出力的變化過程。例1、如圖1a所 示，繩OA、OB等長，A點固定不動，將B 點沿圓弧向C點運動的過程中繩OB中的張力將（ ）C A、由大變?。?B、由小變大 C、先變小后變大 D、先變大后變小圖1bTTATBTTATBTBTB 解：如圖1b，假設(shè)繩端在B點，此時點受到三力作用平衡：T 、書的大小方向不斷的變化（圖中T、T T .），但T的大小方向始終不變，T 的方向不變而大小改變，封閉三角形關(guān)系始終成立.不難看出； 當(dāng)T與T垂直時，即a+=90時，T取最小值，因此，答案選C。相似三角形法 物體在三個共點力的作用下平衡，已知條件中涉及的是邊長問題，則由力組成的矢量三角形和由邊長組成的幾何三角形相似， 利用相似比可以迅速的解力的問題。圖2aGNTh+RRL 例2、如圖2a所示，在半徑為的光滑半球面上高h處懸掛一定滑輪。重力為的小球用繞過滑輪的繩子站在地面上的人拉住。 人拉動繩子，在與球面相切的某點緩慢運動到接近頂點的過程中,試分析半球?qū)π∏虻闹С至屠K子拉力如何變化？圖2b 分析與解：受一般平衡問題思維定勢的影響，以為小球在移動過程中對半球的壓力大小是變化的。對小球進行受力分析：球受重力、球面對小球的支持力和拉力，如圖2b所示：可以看到由、G構(gòu)成的力三角形和由邊長L、R、h+R構(gòu)成的幾何三角形相似，從而利用相似比 RR+h，TLR+h. 由于在拉動的過程中，R 、h不變，L減小，則RR+h大小不變， 繩子的拉力TLR+h減小。2、運動和力問題的動態(tài)分析例3如圖3所示，小球由高空自由落下，落在一豎直放置的輕彈簧上，球在a點與彈簧接觸，在b點彈簧被壓縮得最短，在球從ab的過程中(不計空氣阻力)下列說法正確的是（ ）A.小球的速度一直減少 B.小球的速度先增加后減小C.小球的加速度先減后增 D.小球的加速度一直增加-a-b圖3a-a- -b-0圖3bFF=GG畫出從a到b的過程示意圖，如圖3b球受力分析確定合外力的大小和方向的變化由a與V的方向關(guān)系確定V的增減由F合=ma確定a的大小和方向變化 解：基本思路如下： 球受到重力G和彈力F 彈力F向上且由0 F= G FG F合先減后增，方向先下后上 a也先減后增，方向先下后上 a與V先同向再反向，V先增后減。轉(zhuǎn)折點在F=G的位置，即a b之間某點，故選B、C。3、機車啟動問題的動態(tài)分析V F =P/V a =(F-f)/m 保持vm=P/f勻速 變加速運動 勻速運動當(dāng)F=f時a=0v達最大Vm機車啟動的兩種形式：以恒定功率啟動和以勻加速啟動,其分析流程圖如下。F不變，a=(F-f)/m不變V P =FV Pm一定，V 勻加速直線運動F = Pm/Va =(F-f)/m 保持vm=P/f勻速變加速直線運動 勻速運動 當(dāng)P=Pma不為零v仍增加當(dāng)F=f時a=0v達最大Vm功率P恒定：勻加速啟動:例4、汽車保持恒定功率作直線運動，如果汽車受到的阻力恒定，則（ ）A.汽車可能作勻速運動 B.汽車可能作勻加速運動C.汽車可能作加速度減小的加速運動 D.汽車可能作加速度增大的減速運動 解：由上述分析可知，答案為A、C二、電學(xué)中的動態(tài)問題分析電容器問題的動態(tài)分析電容器的動態(tài)問題指的是當(dāng)平行板電容器的極板距離d和正對面積S發(fā)生變化時，引起電容器的電容C、電量Q、電壓U、場強E的變化。要解決此問題，必須要掌握以下兩點：（1）基本公式： 電容的定義式：C=Q/U電容的決定式：C=S/4kd勻強電場場強與電勢差關(guān)系式：E=U/d（2）兩種情況：i）電容器極板保持與電源相連，則U不變，思路如下： d C =S/4kd Q =CU （d減少則相反） E =U/d S C =S/4kd Q =CU E =U/d（不變） ii)電容器充電后極板與電源斷開，則Q不變，思路如下： d C =S/4kd U =Q/C ；d與U成正比，E=U/d不變 S C =S/4kd U =Q/C E =U/d例5.圖6所示的實驗裝置中，平行板電容器的極板B與一靈敏的靜電計相接，極板A接地。若極板A稍向上移動一點，由觀察到的靜電計指針變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是( )。圖6(A)兩極板間的電壓不變，極板上的電量變小(B)兩極板間的電壓不變，極板上的電量變大(C)極板上的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變小(D)極板上的電量幾乎不變，兩極板間的電壓變大 解：本題中電容器與電源斷開，故Q幾乎不變（因板上電荷與靜電計指針間有微小的移動）。而S C =S/4kd U =Q/C，正確判斷為D。閉合電路動態(tài)問題分析閉合電路的動態(tài)變化是指當(dāng)外電路上的某一局部電阻發(fā)生變化時，引起電路中干路和支路上的電流、電壓、功率等物理量的變化，可謂牽一發(fā)而動全身。此類問題的分析要理解好以下三點：（1）理解閉合電路歐姆定律=U外+Ir（、r不變）；部分電路歐姆定律U=IR。 (2)局部電阻增則總電阻增，反之則總電阻減；支路數(shù)量增則總電阻減，反之則總電阻增。 （3）兩個關(guān)系：外電壓等于外電路上串聯(lián)的各分電壓之和；總電流等于各支路電流之和。逐步推理法（綜合法）：從已知條件出發(fā)，循著規(guī)律，一步一個結(jié)論，結(jié)論又作為已知條件向下推理，直到找出已知條件與待求量之間的關(guān)系。其流程圖如下：圖7rR3R2A1V1A2CR1V2 U外=U1+U2+R局 R總 I總 U外 I總=I1+I2+例6.如圖7所示的電路中，電源的電動勢為，內(nèi)阻為r。當(dāng)可變電阻的滑片C向上移動時，電壓表V1、V2的讀數(shù)與電流表A1、A2的讀數(shù)的變化情況是( )。(A) A1變大、A2變??；V1、V2均減小(B) A1、A2 、V1均變大； V2減小(C) A1、V1變小；A2、V2增大(D) A1、A2、 V1、V2均變大 A1解：C向上 R1 R總 I總 =/R總 U外 =-I總r V1 U3 U2 = U外- U3 V2 ，A2 。所以A選項正確。 四、力和電結(jié)合問題的動態(tài)分析電磁感應(yīng)中，導(dǎo)體切割磁感線的動態(tài)問題涉及到力和運動、動量、能量、直流電路、安培力等多方面的知識，綜合性較強，能力要求較高。其思考思路如下：導(dǎo)體受力產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 通電導(dǎo)體受到安培力 合外力的變化加速度變化 速度變化 感應(yīng)電動勢變化 , 周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時，加速度為零導(dǎo)體達到穩(wěn)定狀態(tài)。圖8例7如圖8所示，MN、PQ是兩根平行的金屬導(dǎo)軌，間距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。將一根質(zhì)量為m的金屬棒ab從導(dǎo)軌上無初速釋放，求ab下滑的最大速度。（ab與導(dǎo)軌間的動摩擦系數(shù)為，導(dǎo)軌和