專題物理思想與物理方法上

專題物理思想與物理方法上第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六【例1】如圖6-1所示，跨過滑輪細(xì)繩的兩端分別系有m1=1kg、m2=2kg的物體A和B.滑輪質(zhì)量m=0.2kg，不計繩與滑輪的摩擦，要使B靜止在地面上，則向上的拉力F不能超過多大?圖6-1專題六物理思想與物理方法第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【解析】(1)先以B為研究對象，當(dāng)B即將離開地面時，地面對它的支持力為0.它只受到重力mBg和繩子的拉力T的作用，且有：T-mBg=0.(2)再以A為研究對象，在B即將離地時，A受到重力和拉力的作用，由于T=mBg＞mAg，所示A將加速上升.有T-mAg=mAaA.第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法(3)最后以滑輪為研究對象，此時滑輪受到四個力作用：重力、拉力、兩邊繩子的兩個拉力T.有F-mg-2T=ma.這里需要注意的是：在A上升距離s時，滑輪只上升了s/2，故A的加速度為滑輪加速度的2倍，即：aA=2a.由以上四式聯(lián)立求解得：F=43N.第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法2.整體分析法.整體分析法是把一個物體系統(tǒng)(內(nèi)含幾個物體)看成一個整體，或者是著眼于物體運動的全過程，而不考慮各階段不同運動情況的一種分析方法.第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【例2】如圖6-2所示，質(zhì)量0.5kg、長1.2m的金屬盒，放在水平桌面上，它與桌面間動摩擦因數(shù)=0.125.在盒內(nèi)右端放著質(zhì)量也是0.5kg、半徑0.1m的彈性小球，球與盒接觸光滑.若在盒的左端給盒以水平向右1.5N·s的沖量，設(shè)盒在運動中與球碰撞的時間極短，且無能量損失.求：盒從開始運動到完全停止所通過的路程是多少?(g取10m/s２)圖6-2第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【解析】此題中盒與球交替做不同形式的運動，若用隔離法分段求解，將非常復(fù)雜.我們可以把盒和球交替運動的過程看成是在地面摩擦力作用下系統(tǒng)動能損耗的整體過程.這個系統(tǒng)運動剛開始所具有的動能即為盒的動能mv02/2=p2/2m=1.52/(2×0.5)=2.25J整體在運動中受到的摩擦力：f=N=2mg=10×0.125=1.25N根據(jù)動能定理，可得-fs=0-mv02/2,s=1.8m第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【解題回顧】不少同學(xué)分析完球與盒相互作用和運動過程后，用隔離法分段求解.先判斷盒與球能否相撞，碰撞后交換速度，再求盒第二次運動的路程，再把各段路程相加.對有限次碰撞尚能理解，但如果起初的初動能很大，將會發(fā)生多次碰撞，遇到這種情況時，同學(xué)們會想到整體法嗎?第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法二、極值法與端值法極值問題是中學(xué)物理中常見的一類問題.在物理狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，某一個物理量的變化函數(shù)可能不是單調(diào)的，它可能有最大值或最小值.分析極值問題的思路有兩種：一種是把物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，純粹從數(shù)學(xué)角度去討論或求解某一個物理函數(shù)的極值.它采用的方法也是代數(shù)、三角、幾何等數(shù)學(xué)方法；另一種是根據(jù)物體在狀態(tài)變化過程中受到的物理規(guī)律的約束、限制來求極值.它采用的方法是物理分析法.第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【例3】如圖6-3所示，一輛有四分之一圓弧的小車停在不光滑的水平地面上，質(zhì)量為m的小球從靜止開始由車的頂端無摩擦滑下，且小車始終保持靜止?fàn)顟B(tài).試分析：當(dāng)小球運動到什么位置時，地面對小車的靜摩擦力最大?最大值為多少?圖6-3第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【解析】設(shè)圓弧半徑為R，當(dāng)小球運動到重力與半徑夾角為時，速度為v.根據(jù)機械能守恒定律和牛頓第二定律有:mv2/2=mgRcosN-mgcos=mv2/R解得小球?qū)π≤嚨膲毫?N=3mgcos其水平分量為Nx=3mgcossin=3mgsin2/2根據(jù)平衡條件，地面對小車的靜摩擦力水平向右，大小為：f=Nx=3mgsin2/2可以看出：當(dāng)sin2=1,即=45°時地面對車的靜摩擦力最大，其值為fmax=3mg/2第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【例4】如圖6-4，娛樂場空中列車由許多節(jié)完全相同的車廂組成，列車先沿水平軌道行駛，然后滑上半徑為R的空中圓環(huán)形光滑軌道.若列車全長為L(L＞2R)，R遠(yuǎn)大于一節(jié)車廂的長度和高度，那么列車在運行到圓環(huán)前的速度v0至少多大，才能使整個列車安全通過圓環(huán)軌道?圖6-4第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法【解析】滑上軌道前列車速度的最小值v0與軌道最高處車廂應(yīng)具有的速度的最小值v相對應(yīng).這里v代表車廂恰能滑到最高處，且對軌道無彈力的臨界狀態(tài).由:mg=mv2/R得:v=第十三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六專題六物理思想與物理方法因軌道光滑，根據(jù)機械能守恒定律，列車在滑上軌道前的動能應(yīng)等于列車都能安全通過軌道時應(yīng)具有的動能和勢能.因各節(jié)車廂在一起，故它們布滿軌道時的速度都相等，且至少為.另外列車勢能還增加了M′gh，其中M′為布滿在軌道上車廂的質(zhì)量，M′=M(2R/L)，h為它