全過程法處理物理問題(共8頁)

1、全過程法一、方法(fngf)簡介全過程法又稱為過程整體法，它是相對于程序法而言的。它是將研究對象所經(jīng)歷的各個(gg)不同物理過程合并成一個整體過程來研究分析。經(jīng)全過程整體分析后，可以對全過程一步列式求解。這樣減少了解題步驟，減少了所列的方程數(shù)，大大簡化了解題過程，使多過程的綜合題的求解變的簡捷方便。動能定理、動量定理都是狀態(tài)變化的定理，過程量等于狀態(tài)量的變化。狀態(tài)量的變化只取決于始末狀態(tài)，不涉及中間狀態(tài)。同樣，機械能守恒定律、動量守恒定律是狀態(tài)量守恒定律，只要全過程符合守恒條件，就有初狀態(tài)的狀態(tài)量和末狀態(tài)的狀態(tài)量守恒，也不必考慮中間狀態(tài)量。因此，對有關(guān)(yugun)狀態(tài)量的計算，只要各過程遵循

2、上述定理、定律，就有可能將幾個過程合并起來，用全過程都適用的物理規(guī)一次列出方程，直接求得結(jié)果。二典例分析1. 全過程應(yīng)用運動學(xué)公式【例1】 汽球以10m/s的速度勻速上升，當上升到120m高度時，有一小金屬球從汽球上脫離。求小球自脫離汽球到著地需多長時間？（小球下落的加速度g=10m/s2）2. 全過程應(yīng)用動量定理【例2】 質(zhì)量為60kg的建筑工人，不慎從空中跌落，由于彈性安全帶的保護，使他懸掛起來。已知安全帶原長5m，緩沖時間為1.2s，則安全帶對工人的平均沖力是多少？（g=10m/s2）3. 全過程應(yīng)用動能定理【例3】物體從高出地面H處由靜止自由落下，不考慮空氣阻力，落至沙坑表面進入沙坑深

3、h處停止（如圖）求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？ 4. 全過程應(yīng)用動量守恒、能量守恒【例4】如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直向上的勻強磁場中，有一上、下兩層均與水平面平行的“U”型光滑金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌面上各放一根完全相同的質(zhì)量為m的勻質(zhì)金屬桿A1和A2，開始時兩根金屬桿位于同一豎起面內(nèi)且桿與軌道垂直。設(shè)兩導(dǎo)軌面相距為H，導(dǎo)軌寬為L，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，金屬桿單位長度的電阻為r。現(xiàn)有一質(zhì)量為的不帶電小球以水平向右的速度v0撞擊桿A1的中點，撞擊后小球反彈落到下層面上的C點。C點與桿A2初始位置相距為S。求：回路內(nèi)感應(yīng)電流的最大值；整個運動過程中感應(yīng)電流最多產(chǎn)生了多少熱量。

4、1人從一定高度落地容易造成骨折一般成人脛骨的極限抗壓強度約為1.5107 N/m2，脛骨最小橫截面積大約為3.2 cm2假若一質(zhì)量為50 kg的人從一定高度直膝雙足落地，落地時其重心又約下降1 cm，試計算一下這個高度超過多少米時，就會導(dǎo)致脛骨骨折？2一個(y )木球從水面上h1=3米處自由下落(xilu)，落入水中后木球能達到多深？已知木球的密度為水密度的3/4，假設(shè)(jish)空氣和水的阻力不計，水有足夠深度。3如圖所示，斜面長為s，傾角為，一物體質(zhì)量為m，以初速度v0從斜面底端A沿斜面向上滑行，斜面與物體間動摩擦因數(shù)為，物體滑到斜面頂端B飛出斜面，最后落到與A同一高度的地面上C處，求物體

5、落地時的速度4小球由離地面h高處由靜止開始下落，落地時與地面碰撞后即以原速率豎直反彈，如果小球運動中所受空氣阻力大小恒定為重力的K倍（K）則小球第一次反彈的高度為多大？若不計小球的大小，小球總共運動的路程為多大？5小球A用不可伸長的輕繩系于O點，在O點正下方有一固定的釘子B。開始時，將球A拉到與懸點O同高處無初速釋放，若繩長為L，則當B與懸點O的距離d滿足什么條件時，球A擺下后將如圖所示，繞B點做完整的圓周運動？6右圖中ABCD是一條長軌道，其中AB段是傾角為O的斜面，CD段是水平的，BC是與AB及CD都相切的一小段圓弧，其長度可以不計。一質(zhì)量為M的小滑塊在A點從靜止狀態(tài)釋放，沿軌道滑下，最后

6、停在D點。已知A點比CD水平面高出h，CD段的長度為s?，F(xiàn)用一沿著軌道方向的力推滑塊，使它緩慢地由D點推回到A點時停下。設(shè)滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)為，則推力對滑塊做的功等于（ ） 7斜面傾角為，在斜面底端有一彈性擋板與斜面垂直，在斜面上距離擋板為s0處有一小物塊從初速率v0開始沿斜面滑動。若物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為（tan），且滑塊每次與擋板碰撞都不改變速率的大小，不考慮物塊的大小，求物塊總共能運動的路程。8. 如圖所示，一個質(zhì)量為m，電量為-q的小物體，可在水平軌道x上運動，O端有一與軌道垂直的固定墻，軌道處在場強大小為E，方向沿Ox軸正向的勻強電場中，小物體以初速度v0從x0點沿Ox軌

7、道運動，運動中受到大小不變的摩擦力Ff作用，且Ff10s將時間分為前5秒和后5秒與中間的時間t2，經(jīng)復(fù)雜運算得t2=-2秒再得出t=8秒的結(jié)論。若用逆向的初速度為零的勻加速運動處理，將會簡便的多。視為反向的初速度為零的加速直線運動則最后5秒通過的路程：最初5秒通過的路程： 有題中已知的條件：s1:s2=11:5 得（10t-25）:25=11:25解得運動時間t=8秒強化訓(xùn)練參考答案：1【解析】雙腳脛骨面積最小處能承受沖擊力的最大值：FpS1.510723.2104 N9.6103 N設(shè)人的質(zhì)量為m，下落的安全極限高度為h1，觸地后重心又下降的高度為h2對全過程由動能定理得： mg（h1h2）

8、Fh20解得：h1 m2.7 m2【解析】設(shè)木球入水的最大深度為h2,，設(shè)想木球入水后，在水深 h2處有一個與木球等大小的水球，同時由水中h2 處上升到水面，如圖所示因為在木球下落、水球上升過程中，只有重力做功，因此對木球、水球和地球系統(tǒng)機械能守恒。取水面下深h2處為零勢能位置由 3【解析】分析物體的運動過程可分為兩個階段第一個階段物體在斜面上做勻減速直線運動，利用牛頓運動定律和運動學(xué)公式，或者應(yīng)用(yngyng)動能定理可以求出物體在斜面頂端B處的速度第二階段物體做斜拋運動，只有(zhyu)重力做功，可應(yīng)用機械能守恒定律求出物體落地時的速度.物體(wt)在B處的速度是兩個階段運動的銜接量，按

9、照上述的分析方法，物體在B處的速度就是一個非常關(guān)鍵的量我們能不能全過程來考慮物體的運動呢?盡管物體在前后兩個階段中運動形式不同，我們還是可以全過程來考慮物體從ABC，重力做的總功為零(因為A、C等高)，只有斜面的摩擦力做負功，因此可以全過程應(yīng)用動能定理，直接求出現(xiàn)，而不必求出中間狀態(tài)量對全過程應(yīng)用動能定理，則4【解析】研究小球由下落開始直到反彈到最高點（離地面高度設(shè)為h1）的過程,此過程初末動能皆為0，。此過程中，物體受重力、空氣阻力和地面作用力，題設(shè)與地面碰撞后以原速率反彈，即碰撞時小球動能未變，地面所作用力所做功為0；重力做功與途徑無關(guān)，只由起點與終點兩點高度差決定，即WG=mg（h-h1

10、）；空氣阻力大小不變，在兩段路程上皆做負功，即。所以合外力功為根據(jù)動能定理，即得。小球不斷下落和反彈，總的路程不用動能定理也可求得，但比較繁瑣。用動能定理解第二問，只需研究小球由下落開始，直到最終停在地面上的全過程即可。所研究過程首末兩態(tài)動能皆為0，。在此過程中只有重力和空氣阻力做功，重力做功mgh，空氣阻力做功-kmgs，S為總路程。根據(jù) 有mgh-kmgs=0本題也可換一個角度考慮，物體最終停留在地面上，其重力勢能減少了mgh，完全用于克服摩擦阻力做功了，即應(yīng)有mgh=kmgs。5【解析】球A由擺下到繩遇到釘B之后作圓周運動的全過程中，受繩拉力和垂力，繩拉力不做功，只有重力做功，球A的機械

11、能守恒。研究球A由開始釋放至運動到圓周上最高位置C之過程，其重力勢能減少了，動能增加了，其中，而vC應(yīng)滿足條件，根據(jù)機械能守恒，應(yīng)有由圖可見(kjin)d=L-R，因此(ync)應(yīng)有.雖然(surn)d還應(yīng)滿足dL，本題的解為。實際上，機械能守恒定律的解題思路可以遷移到更一般的應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的思想來解決物理問題，從能量的觀點（包括動能定理、機械能守恒等）來分析解決物理問題，可以不涉及物理過程的具體細節(jié)，因此也就更為簡捷。6答案：C7【解析】設(shè)物塊總共能運動的路程為L，對物塊運動的整個過程運用動能定理得，解得8.【解析】因FfqE，故在剛開始時滑塊向右做減速運動，到速度為零后，在電場力和摩擦

12、力作用下向左加速運動，撞墻后折返又做減速運動如此反復(fù)。由于運動過程中不斷地克服摩擦力做功，滑塊最終停在墻角處。設(shè)滑塊在停止前所通過的總路程為s，對滑動的全過程應(yīng)用動能定理得：,解得9【解析】把液滴下落看成一個過程，根據(jù)動能定理有：可得10【解析】當物體沿斜面下滑通過B或C，第一次速率為零時，物體不再沿斜面運動，此后物體僅在圓弧內(nèi)往返運動物體在斜面上運動有重力和摩擦力做功，機械能要減少，物體在圓弧內(nèi)運動只有重力做功，機械能不變物體每次沿斜面上升到最高點的高度逐次降低，物體每次沿斜面下滑通過B或C時速率逐次減少，當減為零時，物體不再沿斜面運動，此后，僅在圓弧內(nèi)往返運動重力做功與路徑無關(guān)，僅由高度決

13、定；摩擦力做功與路徑有關(guān)，所以物體在斜面上運動的總路程，即在這段總路程中，始終有摩擦力做功，使得機械能減少設(shè)物體在兩個斜面上運動的總路程為s，斜面底端距弧底高h=R（1cos60）= 2（10.5）= 1（m）解法一：對全過程，根據(jù)動能定理：即，解得 m解法(ji f)二：根據(jù)功能(gngnng)原理：Wf = E2E1，以過H的水平面為零勢能(shnng)面即mgcos60s= mghmgh+（1 / 2）mv02 解得 m11【解析】當物體在前半周期時由牛頓第二定律，得F1-mg=ma1 ,a1=( F1mg)/m=(120.1410)/4=2m/s2 ,當物體在后半周期時， 由牛頓第二定律，得 F2+mg= ma2 ,a2=( F2+mg)/m=(4+0.1410)/4=2m/s2 前半周期和后半周期位移相等 x1=1/2at 2 =0.5222 =4m 一個周期的位移為8m，最后1s的位移為3m ，83 秒內(nèi)物體的位移大小為x=208+4+3=167m ，一個周期 F 做的功為 W1=（F1F2）x1=（124）4=32J 力 F 對物體所做的功 W=2032+124-43=681J 12【解析】本題有多種解法?？梢杂脛驕p速直線運動規(guī)律，列方程求解