普通物理在高考物理的應(yīng)用

1、普通物理在高考中的應(yīng)用重慶求精中學(xué)重慶求精中學(xué) 羅滔羅滔一、力學(xué)篇一、力學(xué)篇（1）相對運(yùn)動(dòng)）相對運(yùn)動(dòng)xzyArcrBrCBA兩邊對時(shí)間求導(dǎo)數(shù)兩邊對時(shí)間求導(dǎo)數(shù),有有:所以：所以：CACBBArrrCABACBdrdrdrdtdtdt 即即:CACBBAvvvBABArrr CACArrr C BCBrr r 同理同理:CACBBAaaa例例1：一個(gè)小球以：一個(gè)小球以10m/s的初速度豎直上拋，另一個(gè)小球以的初速度豎直上拋，另一個(gè)小球以5m/s從同一地點(diǎn)同時(shí)豎直上拋，經(jīng)過從同一地點(diǎn)同時(shí)豎直上拋，經(jīng)過2s兩球相距多少？兩球相距多少？(阻力不計(jì)阻力不計(jì))解答：兩球相對初速度為解答：兩球相對初速度為5m

2、/s,相對加速度為相對加速度為0,故相對間做故相對間做 勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以：勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以： S=(v1-v2)t=10m例例2：一個(gè)質(zhì)量為：一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體以的物體以6m/s的速度沖上位于光滑水的速度沖上位于光滑水平面的質(zhì)量為平面的質(zhì)量為M=4kg的長木板，兩者間動(dòng)摩擦因數(shù)的長木板，兩者間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，求，求兩者間的相對運(yùn)動(dòng)距離兩者間的相對運(yùn)動(dòng)距離L。mM解答：解答：m的加速度為向左的加速度為向左2m/s2,M加速度為向右加速度為向右1m/s2，相對，相對加速度為加速度為a=3m/s2，相對初速度為，相對初速度為v=6m/s，故相對運(yùn)動(dòng)距離為：，故相對運(yùn)動(dòng)距離為： L=(

3、v2-0)/(2a)=6m（2）高考力學(xué)中的微元法2、運(yùn)動(dòng)的分解中應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)的分解中應(yīng)用例例3：如右圖，岸高：如右圖，岸高h(yuǎn),繩子與水平成繩子與水平成度角時(shí)，繩子收縮速率為度角時(shí)，繩子收縮速率為v，求船，求船速速v1。解析：畫出下一時(shí)刻船的位置，利用微元法：v1vv1=v/cos1、直線運(yùn)動(dòng)位移公式【物理必修一】略、直線運(yùn)動(dòng)位移公式【物理必修一】略3、圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用、圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用【物理必修二】（【物理必修二】（P21向心加速度向心加速度做一做做一做）向心加速度表達(dá)式的推導(dǎo)：向心加速度表達(dá)式的推導(dǎo)：R1AB v1=v0 v2=v0lOv=v2-v1llRR 易證：易證：1 120vvv01

4、0lvvvR 200nvvvlatRtR一般曲線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)圓周半徑一般曲線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)圓周半徑曲率半徑：曲率半徑：【物理必修二】【物理必修二】P24一般曲線運(yùn)動(dòng)在一般曲線運(yùn)動(dòng)在任意一小任意一小段內(nèi)段內(nèi)可看成圓周運(yùn)動(dòng)的一可看成圓周運(yùn)動(dòng)的一部分（此圓對應(yīng)的半徑部分（此圓對應(yīng)的半徑為為曲率半徑）曲率半徑）應(yīng)用：天體運(yùn)動(dòng)橢圓軌道計(jì)算速率。應(yīng)用：天體運(yùn)動(dòng)橢圓軌道計(jì)算速率。22( )MmvGmFrr22( )MmvGmTrrMm4、機(jī)械能中的應(yīng)用、機(jī)械能中的應(yīng)用【物理必修二】【物理必修二】P68mmxOxF彈性勢能表達(dá)式彈性勢能表達(dá)式的推導(dǎo)：的推導(dǎo)：WF xkx x Fkx21()2Wkx xkx xkx xf

5、(x)=x212EWkx （3）質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理在高考物理的應(yīng)用 F1 F2 F3 F4質(zhì)點(diǎn)系受力如圖，對系統(tǒng)：121212=()ncnnF mamam ammm a寫成分量形式為：x1 122F =xxnnxmam am ay1 122F =yynnymam am a例例4：一個(gè)質(zhì)量為：一個(gè)質(zhì)量為m的物塊從一個(gè)傾斜角的物塊從一個(gè)傾斜角為為的的三角形物塊上方滑下，滑動(dòng)時(shí)物三角形物塊上方滑下，滑動(dòng)時(shí)物塊加速度為塊加速度為a,斜面始終沒動(dòng)，問地面給斜面始終沒動(dòng)，問地面給三角形物塊的支持力和摩擦力各為多少？三角形物塊的支持力和摩擦力各為多少？解答：如圖，假設(shè)地面對斜面的解答：如圖，假設(shè)地面對斜面的摩擦力

6、摩擦力f向左，對整體：向左，對整體：水平方向：水平方向： f=m(-ax)+M0=-macos豎直方向：豎直方向： mg-N=may+M0=masin N=mg-masin所以：地面給斜面的摩擦力水平所以：地面給斜面的摩擦力水平向右，大小為向右，大小為macos，支持力豎，支持力豎直向上，大小為直向上，大小為mg-masinNfmgaayaxMm（4 4）折合質(zhì)量在高考物理的應(yīng)用）折合質(zhì)量在高考物理的應(yīng)用m1m2F1F2物體在一對相互作用力下運(yùn)動(dòng)，加速度滿足：111222=m;=mFaFa 相對加速度為：1212112121212()mmFFaaaFmmm m即：1211212()mmFamm

7、應(yīng)用一：雙星問題應(yīng)用一：雙星問題例例5：研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)（：研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)（m1、m2,相距相距L）演化過程中，）演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膬尚强傎|(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼谋?，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，運(yùn)動(dòng)的周期為多少？倍，運(yùn)動(dòng)的周期為多少？解答：以其中一個(gè)星體為參考系，則研究另一個(gè)星體運(yùn)解答：以其中一個(gè)星體為參考系，則研究另一個(gè)星體運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，其質(zhì)量用折合質(zhì)量代替。動(dòng)情

8、況時(shí)，其質(zhì)量用折合質(zhì)量代替。 初：初：212122122() ()mmmmGLLmmT 末：末：212122122()()()()m mm mGnLnLk mmT3nTTk 所以：所以：應(yīng)用二：碰撞中動(dòng)能損耗問題應(yīng)用二：碰撞中動(dòng)能損耗問題質(zhì)量為質(zhì)量為m1,m2,初速度初速度v10,v20的兩物體在水平面同一的兩物體在水平面同一直線對心碰撞，碰撞后速度用直線對心碰撞，碰撞后速度用v1,v2表示，恢復(fù)系數(shù)表示，恢復(fù)系數(shù)為為e(碰后速度差與碰前靠近速度之比碰后速度差與碰前靠近速度之比)，現(xiàn)來探究其，現(xiàn)來探究其動(dòng)能損耗情況。動(dòng)能損耗情況。 由于碰撞內(nèi)力由于碰撞內(nèi)力外力，碰撞過程動(dòng)量近似守恒：外力，碰撞

9、過程動(dòng)量近似守恒：1 102 201 12 2mvm vmvm v又：又：211020vvevv得動(dòng)能損耗為：得動(dòng)能損耗為：222222121 102 201 12 210201211111() ()(1)()22222kmmEmvmvmvmvevvmm （2007全國卷）討論：（1）e=1,即完全彈性碰撞，Ek=0（2）e=0,即完全非彈性碰撞，動(dòng)能損失最大，為：2121020121()2kmmEvvmm 可以看出，損失的動(dòng)能為相對動(dòng)能。（3）0e1,即非完全彈性碰撞，動(dòng)能損失介（1）、（2）于之間。應(yīng)用三：其他類似情況應(yīng)用三：其他類似情況光滑水平面彈簧振子動(dòng)能以相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性光滑水

10、平面彈簧振子動(dòng)能以相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。勢能。 如下圖，兩物體以如下圖，兩物體以v1,v2靠近，彈簧原有彈性勢能靠近，彈簧原有彈性勢能EP1，則當(dāng)兩物體速度相等時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能的量最則當(dāng)兩物體速度相等時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能的量最多，最多為：多，最多為：21212121()2km mEvvmm21ppkEEE對彈簧：對彈簧：1v2v1m2m例6：如圖，光滑水平面上固定著一對豎直放置的平行金屬板G和H。在金屬板G右壁固定一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球C，其質(zhì)量為 MC0.01kg、帶電量為q110-5C。G、H兩板間距離為d10cm，板H下方開有能讓小球C自由通過的小洞。質(zhì)量分別為MA0.01k

11、g和MB0.02kg的不帶電絕緣小球A、B用一輕質(zhì)彈簧連接，并用細(xì)線栓連使彈簧處于壓縮狀態(tài)，靜放在H板右側(cè)的光滑水平面上，如圖a所示?，F(xiàn)將細(xì)線燒斷，小球A、B在彈簧作用下做來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)（A球不會(huì)進(jìn)入G、H兩板間）。以向右為速度的正方向，從燒斷細(xì)線斷開后的某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，得到A球的速度時(shí)間圖象如圖(b)所示。 （1）在圖(b)中大致畫出B球的速度時(shí)間圖象；（2）若G、H板間是電場強(qiáng)度為E=8104V/m的勻強(qiáng)電場，在某時(shí)刻將小球C釋放，則小球C離開電場時(shí)的速度為多大？若小球C以離開電場時(shí)的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，它將遇到小球A，并與之結(jié)合在一起運(yùn)動(dòng)，試定量分析在各種可能的情況下彈簧的最大彈性勢能(即最

12、大彈性勢能的范圍)。 BCAEd圖（圖（a）HG420-2-4v(m/s)T2Tt圖（圖（b）420-2-4v(m/s)T2TtB解析：（1）如圖（2）當(dāng)金屬板間加有勻強(qiáng)電場時(shí)，電場力對小球C做功，小球獲得初動(dòng)能并離開金屬板，電場力做功：J.qEdW0801010810155 221CCvMW m/s4m/s01008022 .MWvCC水平方向系統(tǒng)動(dòng)量守恒，所以，不論A、C兩球何時(shí)何處相碰,三球的共同速度是一個(gè)定值。共V)MMM(VMCBACC m/s1共 V 當(dāng)三球共速時(shí)彈簧的彈性勢能最大。而系統(tǒng)損失的機(jī)械能為相對動(dòng)能，所以： 當(dāng)A球速度為4m/s且與C球同向時(shí)，系統(tǒng)損失能量為0，此情況下

13、三球在運(yùn)動(dòng)過程中彈簧具有的最大彈性勢能設(shè)為E1J180212121212共2221.v )MMM(vMvMvMECBACCBBAA 當(dāng)A球速度為4m/s與C球反向時(shí)，系統(tǒng)損失能量最大，此情況下三球運(yùn)動(dòng)的過程中彈簧具有的最大彈性勢能設(shè)為E2：3v )MM(vMvMCAAACC J0202121212共2232.v )MMM(vMv )MM(ECBABBCA 所以彈簧最大彈性勢能的可能值在0.02J0.18J的范圍內(nèi)。 二、電學(xué)篇（1）微元法在恒定電流中的應(yīng)用例例7：（：（2013天津高考?jí)狠S題）天津高考?jí)狠S題）超導(dǎo)現(xiàn)象是超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)人類世紀(jì)人類重大發(fā)現(xiàn)之一，目前我國己研制出世界傳輸電流最大

14、的重大發(fā)現(xiàn)之一，目前我國己研制出世界傳輸電流最大的高溫超導(dǎo)電纜并成功示范運(yùn)行。高溫超導(dǎo)電纜并成功示范運(yùn)行。（2）為探究該圓環(huán)在超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率上限）為探究該圓環(huán)在超導(dǎo)狀態(tài)的電阻率上限，研究人，研究人員測得撤去磁場后環(huán)中電流為員測得撤去磁場后環(huán)中電流為I,并經(jīng)一年以上的時(shí)間并經(jīng)一年以上的時(shí)間t未未檢測出電流變化。實(shí)際上儀器只能檢測出大于檢測出電流變化。實(shí)際上儀器只能檢測出大于I的電流的電流變化，其中變化，其中II，當(dāng)電流的變化小于，當(dāng)電流的變化小于I時(shí)，儀器檢時(shí)，儀器檢測不出電流的變化，研究人員便認(rèn)為電流沒有變化。設(shè)測不出電流的變化，研究人員便認(rèn)為電流沒有變化。設(shè)環(huán)的橫截面積為環(huán)的橫截面積為S，

15、環(huán)中定向移動(dòng)電子的平均速率為，環(huán)中定向移動(dòng)電子的平均速率為v，電子質(zhì)量為電子質(zhì)量為m、電荷量為、電荷量為e試用上述給出的各物理量，試用上述給出的各物理量，推導(dǎo)出推導(dǎo)出的表達(dá)式。的表達(dá)式。 方法一（命題者解法）方法一（命題者解法）：設(shè)環(huán)周長為l、電阻為R，則有：lRS2EI RtInevSIneS v 設(shè)環(huán)中定向移動(dòng)電子減少的動(dòng)能總和為 ：kE2211()22kEnlSmvm vvklmvEIekEE 2mvS IetI方法二（微元法）：方法二（微元法）：InevSIneSv動(dòng)能減少變成熱能，在極小時(shí)間段t內(nèi)：22211()()22I R tMvM vvMv vnsv t m v v 兩邊求和得

16、：2() I R tnsv t mv v 即：2()lm Ivm IvItv tlsee 2()lm IvItlse 2msv IetI（2）微元法在靜電場中的應(yīng)用EABlq電勢與電場的關(guān)系：電勢與電場的關(guān)系：pWE ()qE lqqq El 即：場強(qiáng)方向?yàn)殡妱萁德渥羁斓姆较颍笮〖矗簣鰪?qiáng)方向?yàn)殡妱萁德渥羁斓姆较颍笮?等于電勢的導(dǎo)數(shù)等于電勢的導(dǎo)數(shù)例例8：（：（2009江蘇）空間某一靜電場的電勢江蘇）空間某一靜電場的電勢在在x軸上分布軸上分布如圖所示，如圖所示，x軸上兩點(diǎn)軸上兩點(diǎn)B、C點(diǎn)電場強(qiáng)度在方向上的分量點(diǎn)電場強(qiáng)度在方向上的分量分別是分別是EBx、ECx，下列說法中正確的有，下列說法中正確

17、的有( )AEBx的大小大于的大小大于ECx的大小的大小BEBx的方向沿的方向沿x軸正方向軸正方向C電荷在點(diǎn)受到的電場力在電荷在點(diǎn)受到的電場力在x方向上的分量最大方向上的分量最大D負(fù)電荷沿負(fù)電荷沿x軸從軸從B移到移到C的過程中，電場力先做正功，的過程中，電場力先做正功，后做負(fù)功后做負(fù)功AD（3）微元法在磁場中的應(yīng)用如圖，彎曲導(dǎo)線通有電流如圖，彎曲導(dǎo)線通有電流I，任取一，任取一小段小段x，將其受力分解到平行于，將其受力分解到平行于A、B連線和垂直于連線和垂直于A、B連線，則有：連線，則有：ABFFFBLcosxFBI xBI lxFBI lBIL sinyFBI xBI l0yFBIl即：即：彎

18、曲電流在磁場中受安培力等效于其端彎曲電流在磁場中受安培力等效于其端 點(diǎn)連線通以相同電流時(shí)受到的安培力點(diǎn)連線通以相同電流時(shí)受到的安培力（4）微分思想在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用例9（江蘇）如圖，頂角=45金屬導(dǎo)軌 MON固定在水平面，導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場中。一根與 ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度V0沿導(dǎo)軌 MON向左滑動(dòng)，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為 m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻 均勻?yàn)?r.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)的 a和 b，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接 觸.t=0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂角 O處，求：（3）導(dǎo)體棒在 Ot時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱 Q。 （4）若在 t0 時(shí)刻將外力 F撤

19、去，導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時(shí)的坐標(biāo) x。yOMNabV02000(22)(22)BV tBVIrV tr解：（3）方法一（命題者給）：方法一（命題者給）：220(22 )B VtFr2323 22001,2(22)2(22)B v tB v tPI RPt WPtrr方法二（微元法）：方法二（微元法）：2323 2000-()()(22)2(22)B vB v tWBILvtt trr 安23 20=2(22)B v tQWr安方法三（微積分）：2323 200000(22)2(22)ttB vB v tQWBILv dttdtrr 安（4）方法一（命題者給）：）方法一（命題者給）： t時(shí)刻坐標(biāo)為x,速度為v，由動(dòng)量定理得：2,()(22)BBIL tm vlv tm vr 即：20000 000 0011,()()()()22(22)BSmvSxx xxv tv t v tv t