高中物理动态分析问题求解类析(DOC 14页).doc

1、。一、力学中的动态问题分析1、变动中力的平衡问题的动态 分析矢量三角形法omgBA图1aB 物体在三个不平行的共点力作用下平衡，这三个力必组成一首尾相接的三角形。 用这个三角形来分析力的变化和大小关系的方法叫矢量三角形法，它有着比平行四边形更简便的优点， 特别在处理变动中的三力问题时能直观的反映出力的变化过程。例1、如图1a所 示，绳OA、OB等长，A点固定不动，将B 点沿圆弧向C点运动的过程中绳OB中的张力将 C A、由大变小； B、由小变大 C、先变小后变大 D、先变大后变小图1bTTATBTTATBTBTB 解：如图1b，假设绳端在B点，此时点受到三力作用平衡：T 、书的大小方向不断的变

2、化（图中T、T T .），但T的大小方向始终不变，T 的方向不变而大小改变，封闭三角形关系始终成立.不难看出； 当T与T垂直时，即a+=90时，T取最小值，因此，答案选C。相似三角形法 物体在三个共点力的作用下平衡，已知条件中涉及的是边长问题，则由力组成的矢量三角形和由边长组成的几何三角形相似， 利用相似比可以迅速的解力的问题。图2aGNTh+RRL 例2、如图2a所示，在半径为的光滑半球面上高h处悬挂一定滑轮。重力为的小球用绕过滑轮的绳子站在地面上的人拉住。 人拉动绳子，在与球面相切的某点缓慢运动到接近顶点的过程中,试分析半球对小球的支持力和绳子拉力如何变化？图2b 分析与解：受一般平衡问题

3、思维定势的影响，以为小球在移动过程中对半球的压力大小是变化的。对小球进行受力分析：球受重力、球面对小球的支持力和拉力，如图2b所示：可以看到由、G构成的力三角形和由边长L、R、h+R构成的几何三角形相似，从而利用相似比 RR+h，TLR+h. 由于在拉动的过程中，R 、h不变，L减小，则RR+h-a-b图3a-a- -b-0图3bFF=GG大小不变， 绳子的拉力TLR+h减小。2、运动和力问题的动态分析例3如图3所示，小球由高空自由落下，落在一竖直放置的轻弹簧上，球在a点与弹簧接触，在b点弹簧被压缩得最短，在球从ab的过程中(不计空气阻力)下列说法正确的是：A.小球的速度一直减少 B.小球的速

4、度先增加后减小C.小球的加速度先减后增 D.小球的加速度一直增加画出从a到b的过程示意图，如图3b球受力分析确定合外力的大小和方向的变化由a与V的方向关系确定V的增减由F合=ma确定a的大小和方向变化 解：基本思路如下： 球受到重力G和弹力F 弹力F向上且由0 F= G FG F合先减后增，方向先下后上 a也先减后增，方向先下后上 a与V先同向再反向，V先增后减。转折点在F=G的位置，即a b之间某点，故选B、C。3、机车启动问题的动态分析V F =P/V a =(F-f)/m 保持vm=P/f匀速 变加速运动 匀速运动当F=f时a=0v达最大Vm机车启动的两种形式：以恒定功率启动和以匀加速启

5、动,其分析流程图如下。F不变，a=(F-f)/m不变V P =FV Pm一定，V 匀加速直线运动F = Pm/Va =(F-f)/m 保持vm=P/f匀速变加速直线运动 匀速运动 当P=Pma不为零v仍增加当F=f时a=0v达最大Vm功率P恒定：匀加速启动:例4、汽车保持恒定功率作直线运动，如果汽车受到的阻力恒定，则A.汽车可能作匀速运动 B.汽车可能作匀加速运动C.汽车可能作加速度减小的加速运动 D.汽车可能作加速度增大的减速运动 解：由上述分析可知，答案为A、C二、电学中的动态问题分析电容器问题的动态分析电容器的动态问题指的是当平行板电容器的极板距离d和正对面积S发生变化时，引起电容器的电

6、容C、电量Q、电压U、场强E的变化。要解决此问题，必须要掌握以下两点：（1）基本公式： 电容的定义式：C=Q/U电容的决定式：C=S/4kd匀强电场场强与电势差关系式：E=U/d（2）两种情况：i）电容器极板保持与电源相连，则U不变，思路如下： d C =S/4kd Q =CU （d减少则相反） E =U/d S C =S/4kd Q =CU E =U/d（不变） ii)电容器充电后极板与电源断开，则Q不变，思路如下： d C =S/4kd U =Q/C ；d与U成正比，E=U/d不变 S C =S/4kd U =Q/C E =U/d例5.图6所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏的静

7、电计相接，极板A接地。若极板A稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )。图6(A)两极板间的电压不变，极板上的电量变小(B)两极板间的电压不变，极板上的电量变大(C)极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小(D)极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大 解：本题中电容器与电源断开，故Q几乎不变（因板上电荷与静电计指针间有微小的移动）。而S C =S/4kd U =Q/C，正确判断为D。闭合电路动态问题分析闭合电路的动态变化是指当外电路上的某一局部电阻发生变化时，引起电路中干路和支路上的电流、电压、功率等物理量的变化，可谓牵一发而动全身。此类问题的分析

8、要理解好以下三点：（1）理解闭合电路欧姆定律=U外+Ir（、r不变）；部分电路欧姆定律U=IR。 (2)局部电阻增则总电阻增，反之则总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之则总电阻增。 （3）两个关系：外电压等于外电路上串联的各分电压之和；总电流等于各支路电流之和。逐步推理法（综合法）：从已知条件出发，循着规律，一步一个结论，结论又作为已知条件向下推理，直到找出已知条件与待求量之间的关系。其流程图如下：图7rR3R2A1V1A2CR1V2 U外=U1+U2+R局 R总 I总 U外 I总=I1+I2+例6.如图7所示的电路中，电源的电动势为，内阻为r。当可变电阻的滑片C向上移动时，电压表V1、V2的

9、读数与电流表A1、A2的读数的变化情况是( )。(A) A1变大、A2变小；V1、V2均减小(B) A1、A2 、V1均变大； V2减小(C) A1、V1变小；A2、V2增大(D) A1、A2、 V1、V2均变大 A1解：C向上 R1 R总 I总 =/R总 U外 =-I总r V1 U3 U2 = U外- U3 V2 ，A2 。所以A选项正确。 四、力和电结合问题的动态分析电磁感应中，导体切割磁感线的动态问题涉及到力和运动、动量、能量、直流电路、安培力等多方面的知识，综合性较强，能力要求较高。其思考思路如下：导体受力产生感应电动势 感应电流 通电导体受到安培力 合外力的变化加速度变化 速度变化

10、感应电动势变化 , 周而复始地循环，循环结束时，加速度为零导体达到稳定状态。图8例7如图8所示，MN、PQ是两根平行的金属导轨，间距为L，导轨平面与水平面夹角为，整个导轨平面内都有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。将一根质量为m的金属棒ab从导轨上无初速释放，求ab下滑的最大速度。（ab与导轨间的动摩擦系数为，导轨和金属棒的电阻不计） 解：受力图如右. =BLV (1) F安 =BIL (2) a=mgsin-F安-N/m (3)mgF fNV I =/R F安 F合 a 当a=0时，速度最大Vm此时mgsin=F安+Nmgsin=B 2L2Vm/R +mgcosVm=mg(sin-

11、cos)R/B2L21. 摩擦力 一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动或具有相对滑动趋势时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做摩擦力。摩擦力可分为两种（实际上不止两种，但我们现阶段主要学习这两种）：一种是滑动摩擦力（物体间相对滑动），另一种是静摩擦力（物体间相对静止但有相对运动的趋势）。 摩擦力的方向与接触面相切与压力垂直。摩擦力的方向与物体运动的方向可以相同，也可以相反，还可以既不相同也不相反，但摩擦力的方向一定与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。 摩擦力和弹力一样，都是 接触力。有弹力不一定有摩擦力，但有摩擦力则一定有弹力。 2. 摩擦力的作用点：在两物体的接触面上 3.

12、 滑动摩擦力 （1）产生滑动摩擦力的条件为： 两物体直接接触；两接触的物体必须相互挤压，发生弹性形变，有弹力；两物体间发生了相对滑动；两接触面不光滑（粗糙）。 （2）滑动摩擦力的大小： 滑动摩擦力成正比，其数学表达式为： 公式中的是两个物体表面间的压力，称为正压力（垂直于接触面的力），为滑动摩擦因数。 应注意： 滑动摩擦力大小与接触面大小无关；滑动摩擦力大小与物体的运动性质无关。（3）滑动摩擦力的方向跟接触面相切且与物体间相对运动的方向相反。 4. 静摩擦力。 （1）静摩擦力的产生。 两个互相接触的物体相对静止，如汽车停在水平地面上，当人用力推车时，虽然车没有动，但车已有了相对地面运动的趋势，

13、由二力平衡知，地面对车产生一个阻碍车相对运动的力，称为静摩擦力。 静摩擦力产生的条件是： 两物体直接接触；接触面粗糙；两物体间有弹力；两物体间有相对运动的趋势。 （2）静摩擦力的方向 静摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 （3）静摩擦力的大小。 静摩擦力大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与正压力成正比。最大静摩擦力一般比滑动摩擦力略大一点，但有时认为二者是相等的。平衡时静摩擦力的大小与产生静摩擦力的诸外力的合力等值反向。静摩擦力的取值范围是：。 5. 滑动摩擦力可以充当阻力，也可以充当动力 如图所示，物体A放在物体B上，当用力F拉B加速运动时，A在B上发生相对滑

14、动，此时A所受的滑动摩擦力F是A运动的动力。 6. 滑动摩擦力的方向可能跟物体的运动方向相反，也可能跟运动方向相同 在上例中，A物体所受摩擦力与运动方向相同；B物体所受地面的摩擦力与运动方向相反。不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来，在上例中，物体A的运动方向向右，但相对接触物B的运动方向向左。概念中的“相对”两字要准确理解；“相对”既不是“对”地，也不是“对”观察者，“相对”的是跟它接触的物体，也就是说“相对”指的是研究对象相对与其接触的物体而言。 7. 运动的物体可以受到静摩擦力的作用，静摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反，还可以成任一夹角。 8. 摩

15、擦力有无的判断 （1）若接触面是光滑的，则相互接触的两物体间不会有摩擦力产生，相互接触的两个面只要有一方光滑即无摩擦力。 （2）互相接触的两物体有运动，但无相对运动趋势，则两接触面间无摩擦力。 （3）相互接触的几个物体，不同的接触面上，其摩擦力可以不同。如图所示，A、B、C三物块叠放在一起，放在水平地面上，用水平力F拉B，三者皆静止，则A、B间无摩擦力，B、C间，C与地面间有静摩擦力。 9. 摩擦力方向的判断 （1）滑动摩擦力方向的判断。 “滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反”是判断滑动摩擦力方向的依据。这里要特别注意“相对运动”的含义，它是指研究对象相对于被接触物体进行的运动，判断滑动

16、摩擦力方向的具体操作程序是： 选定研究对象（受滑动摩擦力作用的物体）。 选跟研究对象接触的物体为参考系。找出研究对象相对参考系的速度方向。滑动摩擦力的方向与相对速度的方向相反。 （2）静摩擦力方向的判断。 “静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反”是判断静摩擦力方向的依据。利用“假设法”来判断相对运动趋势的方向。利用这种方法判断静摩擦力方向的操作程序是： 选定研究对象（受静摩擦力作用的物体）。选跟研究对象接触的物体为参考系。假设接触面光滑，找出研究对象相对参考系的速度方向（即相对运动趋势的方向）。静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反。 10. 摩擦力大小的计算 在计算摩擦力的大小之前，必

17、须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦力还是静摩擦力。 （1）滑动摩擦力大小的计算 滑动摩擦力的大小遵从摩擦定律，即式中叫动摩擦因数，它的数值跟两个相关物体的材料和接触面的粗糙程度有关。 （2）静摩擦力大小的计算。 静摩擦力问题一般应根据物体的运动情况（静止、匀速运动或加速运动），利用平衡方程或动力学方程（后面将学习，现在可用二力平衡的知识）求解。静摩擦力的大小与物体的运动情况有关，其数值在之间。【典型例题】 问题1：摩擦力的有无及方向的判断： 例1. 如图所示，A、B两物体叠放在水平面上，水平力F作用在A上，使两者一起向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（ ） A. 由于A、B一起做匀速直

18、线运动，故A、B间无摩擦力 B. A对B间的静摩擦力大小为F，方向向右 C. B对地面的滑动摩擦力的大小为F，方向向右 D. B物体受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力 答案：BCD 变式1： 例2. 如图所示，一辆汽车在平直路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向。 （1）汽车由静止加速运动时（木箱和车面无相对滑动）； （2）汽车刹车时（二者无相对滑动）； （3）汽车匀速运动时（二者无相对滑动）； （4）汽车刹车，木箱在车上向前滑动时； （5）汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱在车上滑动时。 答案：（1）木箱受到向前的静摩擦力。 （2）木箱受到向后的静摩擦力。 （3）木箱

19、不受摩擦力。 （4）木箱受到向后的滑动摩擦力。 （5）木箱受到向前的滑动摩擦力。 变式2： 例3. 如图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的情况是（ ） A. 方向可能沿斜面向上 B. 方向可能沿斜面向下 C. 大小可能等于零 D. 大小可能等于F 答案：ABCD 问题2：摩擦力大小的计算问题： 例4. 如图所示，质量均为m的A、B两物体在水平推力F的作用下，紧靠在竖直墙上处于静止状态，试确定A所受的静摩擦力。若增大推力F，物体A所受的静摩擦力是否变化？ 答案：A所受的摩擦力有两个：一个是墙对A竖直向上的、大小为的静摩擦力，另一个是B对A

20、竖直向下的、大小为的静摩擦力。 若增大推力F，物体间的正压力增大，物体仍将保持静止状态，仍应该用上面的方法确定A所受的静摩擦力，其结论是A所受的静摩擦力不变。 变式1：（2006年高考北京卷） 例5. 木块A、B分别重50N和60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25；夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm，弹簧的劲度系数为400N/m，系统置于水平地面上静止不动。现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上，如图所示，力F作用后（ ）A. 木块A所受摩擦力大小是12.5 NB. 木块A所受摩擦力大小是11.5 NC. 木块B所受摩擦力大小是9 ND. 木块B所受摩擦力大小是7 N 答案：C变

21、式2、（2006年全国理综卷） 例6. 如图，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的，已知Q与P之间以及桌面之间的动摩擦因数都为，两物块的质量都是m，滑轮质量、滑轮轴上的摩擦不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（ ）A. 4mg B. 3mgC. 2mg D. mg答案：A问题3、摩擦力的突变问题： 例7. 把一个重为G的物体，用一个水平力F=kt（k为恒量，t为时间）压在竖起的足够高的平整的墙上，如图1所示，从t=0开始物体所受的摩擦力F随t的变化关系是图2中的哪一个（ ）图1图2 答案：B 小结本节内容。【模拟试题】

22、 1. 下列关于物体受的静摩擦力作用的叙述中，正确的是（ ） A. 静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反 B. 静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同 C. 静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直 D. 静止物体所受的静摩擦力一定为零 2. 运动员用双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，运动员所受到的摩擦力分别是F1和F2，那么（ ） A. F1向下，F2向上，且F1=F2 B. F1向下，F2向上，且F1F2 C. F1向上，F2向上，且F1=F2 D. F2向上，F1向下，且F1=F2 3. 如图所示，位于斜面上的物体m静止在斜面上，现对m施加一沿斜面向上的力F，当F由0逐渐增大的过

23、程中，m始终保持不动，则m所受的静摩擦力（ ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小 4. 驱动轮在后的汽车，在平直公路上匀速前进，则（ ） A. 前、后轮受到的摩擦力均向后 B. 前轮受到的摩擦力向前，后轮受到的摩擦力向后 C. 前轮受到的摩擦力向后，后轮受到的摩擦力向前 D. 前、后轮均不受摩擦力 5. 如图所示，在水平面上向右运动的物体，质量为20kg，物体与水平面的动摩擦因数为，在运动过程中，还受到一个水平向左的大小为10N的拉力作用，则物体所受到的滑动摩擦力为（g取10N/kg）（ ） A. 10N，向右 B. 10N，向左 C. 20N，向右 D.

24、 20N，向左 6. 如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速运动，由此可知A、B间的动摩擦因数和B、C间的动摩擦因数有可能是（ ） A. B. C. D. 7. 物体A、B、C的质量分别为M、m、m0，作如图所示的连接，绳子不可伸长且绳子和滑轮的质量与滑轮的摩擦不计，若B随A一起沿水平桌面做匀速运动，则可判定（ ） A. 物体A与桌面间有摩擦力，大小为m0g B. 物体A与B间有摩擦力，大小为m0g C. 桌面对A，B对A都有摩擦力，两者方向相同 D. 桌面对A，B对A都有摩擦力，两者方向相反 8. 为了测定木块和竖直墙壁之间

25、的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图所示，用一根弹簧将木块压在墙上，同时在木块下方有一个拉力F2作用，使木块恰好匀速向下运动，现分别测出了弹簧的弹力F1，拉力F2和木块的重力G，则动摩擦因数应等于_。 9. 如图所示，有两条黑、白毛巾交替折叠地放在地面上，白毛巾的中部用线与墙壁连接，黑毛巾的中部用线拉住。拉线均水平，若两条毛巾的质量均为m，毛巾之间及毛巾与地面之间的摩擦因数均为。欲将黑、白毛巾分离出来，则将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为（ ） A. B. C. D. 10. 用劲度系数k=490N/m的弹簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧的长度为12cm。若在木板上放一质

26、量为5kg的物体，仍用原弹簧沿水平方向匀速拉动木板，弹簧的长度变为14cm。试求木板与水平桌面间的动摩擦因数。【试题答案】 1. C（静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，但与物体的运动方向可以有任何关系。） 2. C（运动员匀速上攀时，竹竿对人的静摩擦力与人的重力相平衡；当运动员匀速滑下时，运动员的重力与滑动摩擦力相平衡。） 3. C（该题可只在平行于斜面方向上考虑，物体在平行于斜面方向上受三个力：沿斜面向上的力F，沿斜面向下的力mgsin，斜面对物体的摩擦力，当时，物体有沿斜面向下运动的趋势，这时物体所受的静摩擦力方向沿斜面向上，且随F的增大而减小：当时，物体不受摩擦力；当时，物体有沿斜面

27、向上运动的趋势，这时物体所受的静摩擦力沿斜面向下，且随F的增大而增大。） 4. C（车前进过程中，后轮相对地面有向后的运动趋势，所以后轮受摩擦力向前，而前轮是因为受到了地面对轮胎的摩擦力才能转动起来的，所以前轮有相对地面向前运动的趋势，其受的摩擦力是向后的，故只有C正确。） 5. D（滑动摩擦力，方向与物体相对运动方向相反，即向左，答案应选D。）18、建立自然保护区是保护生物多样性的有效方法，我国的九寨沟、长白山、四川卧龙等地都建立了自然保护区，自然保护区为物种的生存、繁衍提供了良好的场所。 6. B、D（由整体法分析可得，B、C间必有滑动摩擦力，因此B、C之间的动摩擦因数一定不为零。将A隔离

28、分析，A受力平衡，因此A、B间必无摩擦力。但A、B接触面的可以为零，也可以不为零。）二、问答： 7. A（本题中物块A、B、C均做匀速运动，因而保持平衡状态，选择物块A和B作为整体，利用平衡条件，可分析出桌面对A是否存在摩擦力，采用假设法，结合B的受力和运动状态可分析出A与B间是否存在摩擦力。选A、B作为一个整体，对整体而言，由于处于平衡状态，水平方向受绳向右的大小为m0g的拉力作用，则必有桌面给A物体向左的大小为m0g的摩擦力与拉力平衡。对B进行受力分析知，B竖直方向的重力mg与A对B的支持力FN平衡。假设水平方向A给B施加摩擦力，则此力必会破坏B的平衡状态，故假设不正确，A、B间不存在摩擦

29、力，由以上分析知，A对，B、C、D均错。）11、月食：当地球转到月球和太阳的中间，太阳、地球、月球大致排成一条直线时，地球就会挡住太阳射向月球的光，这时在地球上的人就只能看到月球的一部分或全部看不到，于是就发生了月食。 8. 6、二氧化碳气体有什么特点？ （如图所示，对木块受力分析有，设竖直墙壁对木块的支持力为，对木块的滑动摩擦力为F，根据木块匀速下滑，有，又，。）1、世界是由物质构成的。我们身边的书、橡皮、电灯、大树、动物、植物包括我们自己都是由物质构成的。 9. C（将黑毛巾匀速拉出时，黑毛巾的四个面都要受到滑动摩擦力的作用，根据滑动摩擦规律可以知道：从上而下黑毛巾所受的四个向后的摩擦力分

30、别为、1、1.5、2，它们之和为5，所以将黑毛巾匀速拉出需加的水平力为5。） 10. 解：当只有木板在水平桌面上运动时，弹簧的拉力为，木板与桌面间的弹力，则6、蚜虫是黄色的，在植物的嫩枝上吸食汁液，每个蚜虫只有针眼般大小，在10倍放大镜下我们可以看清它们的肢体。 当木板上放一质量为m=5kg的物体时，木板与桌面间的弹力 答：燃烧的蜡烛变得越来越短，发光发热并伴有气体生成。弹簧的拉力 答：这个垃圾场不仅要能填埋垃圾，而且要能防止周围环境和地下水的污染。由得2、在加热的过程中，蜡烛发生了什么变化？（P29） 13、1663年，英国科学家罗伯特.胡克用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构，发现它们看上去像一间间长方形的小房间，就把它命名为细胞。