高中物理動態(tài)分析問題求解類析

1、。一、力學中的動態(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，假設繩端在B'點，此時點受到三力作用平衡：T 、書的大小方

2、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，封閉三角形關系始終成立.不難看出； 當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

3、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構成的力三角形和由邊長L、R、h+R構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-a-b圖3a-a- -b-0圖3bFF=GG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

4、.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 F>G 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F=f時a=0v達最大Vm機車啟動的兩種形式：以恒定功

5、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P=Pma不為零v仍增加當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)問題指的是當平行板電容器的極板距離d和正對面積S發(fā)生變化

6、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

7、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

8、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，一步一個結論，結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。當可變電阻的滑片C向上移動時，

9、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變小；V1、V2均減小(B) A1、A2 、V1均變大； V2減小(C) A1、V1變?。籄2、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、力和電結合問題的動態(tài)分析電磁感應中，導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：導體受力產(chǎn)生感應電動勢 感應電流 通電導體受到安培力 合外力的變化加速

10、度變化 速度變化 感應電動勢變化 , 周而復始地循環(huán)，循環(huán)結束時，加速度為零導體達到穩(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軌，間距為L，導軌平面與水平面夾角為，整個導軌平面內(nèi)都有垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度為B。將一根質(zhì)量為m的金屬棒ab從導軌上無初速釋放，求ab下滑的最大速度。（ab與導軌間的動摩擦系數(shù)為，導軌和金屬棒的電阻不計） 解：受力圖如右. =BLV (1) F安 =BIL (2) a=mgsin-F安-N/m (3)mgF fNV I =/R F安 F合 a 當a=0時，速度最大Vm此時mgsin=F安+Nmgsin=B 2L2Vm/R +mgcosV

11、m=mg(sin-cos)R/B2L21. 摩擦力    一個物體在另一個物體表面上發(fā)生相對滑動或具有相對滑動趨勢時，要受到另一個物體阻礙它相對滑動的力，這種力叫做摩擦力。摩擦力可分為兩種（實際上不止兩種，但我們現(xiàn)階段主要學習這兩種）：一種是滑動摩擦力（物體間相對滑動），另一種是靜摩擦力（物體間相對靜止但有相對運動的趨勢）。    摩擦力的方向與接觸面相切與壓力垂直。摩擦力的方向與物體運動的方向可以相同，也可以相反，還可以既不相同也不相反，但摩擦力的方向一定與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反。   

12、摩擦力和彈力一樣，都是 接觸力。有彈力不一定有摩擦力，但有摩擦力則一定有彈力。  2. 摩擦力的作用點：在兩物體的接觸面上  3. 滑動摩擦力       （1）產(chǎn)生滑動摩擦力的條件為：       兩物體直接接觸；兩接觸的物體必須相互擠壓，發(fā)生彈性形變，有彈力；兩物體間發(fā)生了相對滑動；兩接觸面不光滑（粗糙）。       （2）滑動摩擦力的大?。?#160;   &

13、#160;  滑動摩擦力成正比，其數(shù)學表達式為：       公式中的是兩個物體表面間的壓力，稱為正壓力（垂直于接觸面的力），為滑動摩擦因數(shù)。       應注意：       滑動摩擦力大小與接觸面大小無關；滑動摩擦力大小與物體的運動性質(zhì)無關。（3）滑動摩擦力的方向跟接觸面相切且與物體間相對運動的方向相反。  4. 靜摩擦力。      

14、; （1）靜摩擦力的產(chǎn)生。       兩個互相接觸的物體相對靜止，如汽車停在水平地面上，當人用力推車時，雖然車沒有動，但車已有了相對地面運動的趨勢，由二力平衡知，地面對車產(chǎn)生一個阻礙車相對運動的力，稱為靜摩擦力。       靜摩擦力產(chǎn)生的條件是：       兩物體直接接觸；接觸面粗糙；兩物體間有彈力；兩物體間有相對運動的趨勢。       （2）靜摩擦

15、力的方向       靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。       （3）靜摩擦力的大小。       靜摩擦力大小與正壓力無關，但最大靜摩擦力的大小與正壓力成正比。最大靜摩擦力一般比滑動摩擦力略大一點，但有時認為二者是相等的。平衡時靜摩擦力的大小與產(chǎn)生靜摩擦力的諸外力的合力等值反向。靜摩擦力的取值范圍是：。  5. 滑動摩擦力可以充當阻力，也可以充當動力 

16、0;     如圖所示，物體A放在物體B上，當用力F拉B加速運動時，A在B上發(fā)生相對滑動，此時A所受的滑動摩擦力F是A運動的動力。  6. 滑動摩擦力的方向可能跟物體的運動方向相反，也可能跟運動方向相同       在上例中，A物體所受摩擦力與運動方向相同；B物體所受地面的摩擦力與運動方向相反。不要把“物體的相對運動方向”與“物體的運動方向”等同起來，在上例中，物體A的運動方向向右，但相對接觸物B的運動方向向左。概念中的“相對”兩字要準確理解；“相對”既不是“對”地，也不是“對”觀察者

17、，“相對”的是跟它接觸的物體，也就是說“相對”指的是研究對象相對與其接觸的物體而言。  7. 運動的物體可以受到靜摩擦力的作用，靜摩擦力的方向可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反，還可以成任一夾角。  8. 摩擦力有無的判斷    （1）若接觸面是光滑的，則相互接觸的兩物體間不會有摩擦力產(chǎn)生，相互接觸的兩個面只要有一方光滑即無摩擦力。       （2）互相接觸的兩物體有運動，但無相對運動趨勢，則兩接觸面間無摩擦力。     

18、60; （3）相互接觸的幾個物體，不同的接觸面上，其摩擦力可以不同。如圖所示，A、B、C三物塊疊放在一起，放在水平地面上，用水平力F拉B，三者皆靜止，則A、B間無摩擦力，B、C間，C與地面間有靜摩擦力。  9. 摩擦力方向的判斷       （1）滑動摩擦力方向的判斷。       “滑動摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反”是判斷滑動摩擦力方向的依據(jù)。這里要特別注意“相對運動”的含義，它是指研究對象相對于被接觸物體進行的運動，判斷滑動摩擦力方向的具體操作程序是：&

19、#160;      選定研究對象（受滑動摩擦力作用的物體）。       選跟研究對象接觸的物體為參考系。找出研究對象相對參考系的速度方向。滑動摩擦力的方向與相對速度的方向相反。       （2）靜摩擦力方向的判斷。       “靜摩擦力的方向與物體相對運動趨勢的方向相反”是判斷靜摩擦力方向的依據(jù)。利用“假設法”來判斷相對運動趨勢的方向。利用這種方法判斷靜摩擦力

20、方向的操作程序是：       選定研究對象（受靜摩擦力作用的物體）。選跟研究對象接觸的物體為參考系。假設接觸面光滑，找出研究對象相對參考系的速度方向（即相對運動趨勢的方向）。靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反。  10. 摩擦力大小的計算       在計算摩擦力的大小之前，必須首先分析物體的運動情況，判明是滑動摩擦力還是靜摩擦力。       （1）滑動摩擦力大小的計算  

21、60;    滑動摩擦力的大小遵從摩擦定律，即式中叫動摩擦因數(shù)，它的數(shù)值跟兩個相關物體的材料和接觸面的粗糙程度有關。       （2）靜摩擦力大小的計算。       靜摩擦力問題一般應根據(jù)物體的運動情況（靜止、勻速運動或加速運動），利用平衡方程或動力學方程（后面將學習，現(xiàn)在可用二力平衡的知識）求解。靜摩擦力的大小與物體的運動情況有關，其數(shù)值在之間。 【典型例題】      

22、 問題1：摩擦力的有無及方向的判斷：  例1. 如圖所示，A、B兩物體疊放在水平面上，水平力F作用在A上，使兩者一起向右做勻速直線運動，下列判斷正確的是（    ）       A. 由于A、B一起做勻速直線運動，故A、B間無摩擦力       B. A對B間的靜摩擦力大小為F，方向向右       C. B對地面的滑動摩擦力的大小為F，方向向右  

23、0;    D. B物體受到了向右的靜摩擦力和向左的滑動摩擦力       答案：BCD        變式1：  例2. 如圖所示，一輛汽車在平直路上，車上有一木箱，試判斷下列情況中，木箱所受摩擦力的方向。       （1）汽車由靜止加速運動時（木箱和車面無相對滑動）；       （2）汽車剎車時（二者

24、無相對滑動）；       （3）汽車勻速運動時（二者無相對滑動）；       （4）汽車剎車，木箱在車上向前滑動時；       （5）汽車在勻速運動過程中突然加速，木箱在車上滑動時。       答案：（1）木箱受到向前的靜摩擦力。       （2）木箱受到向后的靜摩擦力。 

25、60;     （3）木箱不受摩擦力。       （4）木箱受到向后的滑動摩擦力。       （5）木箱受到向前的滑動摩擦力。        變式2：  例3. 如圖所示，位于斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止狀態(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力的情況是（    ）    &

26、#160;  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        問題2：摩擦力大小的計算問題：  例4. 如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體在水平

27、推力F的作用下，緊靠在豎直墻上處于靜止狀態(tài)，試確定A所受的靜摩擦力。若增大推力F，物體A所受的靜摩擦力是否變化？       答案：A所受的摩擦力有兩個：一個是墻對A豎直向上的、大小為的靜摩擦力，另一個是B對A豎直向下的、大小為的靜摩擦力。       若增大推力F，物體間的正壓力增大，物體仍將保持靜止狀態(tài)，仍應該用上面的方法確定A所受的靜摩擦力，其結論是A所受的靜摩擦力不變。        變式1：（20

28、06年高考北京卷）  例5. 木塊A、B分別重50N和60N，它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25；夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm，彈簧的勁度系數(shù)為400N/m，系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?，F(xiàn)用F=1 N的水平拉力作用在木塊B上，如圖所示，力F作用后（    ）A. 木塊A所受摩擦力大小是12.5 NB. 木塊A所受摩擦力大小是11.5 NC. 木塊B所受摩擦力大小是9 ND. 木塊B所受摩擦力大小是7 N 答案：C 變式2、（2006年全國理綜卷）  例6. 如圖，位于水平桌面上的物塊P，由跨過定滑輪的輕繩與物塊Q相連，

29、從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的，已知Q與P之間以及桌面之間的動摩擦因數(shù)都為，兩物塊的質(zhì)量都是m，滑輪質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦不計，若用一水平向右的力F拉P使它做勻速運動，則F的大小為（    ）A. 4mg   B. 3mgC. 2mg   D. mg答案：A 問題3、摩擦力的突變問題：  例7. 把一個重為G的物體，用一個水平力F=kt（k為恒量，t為時間）壓在豎起的足夠高的平整的墻上，如圖1所示，從t=0開始物體所受的摩擦力F隨t的變化關系是圖2中的哪一個（    ）圖1

30、圖2    答案：B    小結本節(jié)內(nèi)容。 【模擬試題】  1. 下列關于物體受的靜摩擦力作用的敘述中，正確的是（    ）       A. 靜摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反       B. 靜摩擦力的方向不可能與物體的運動方向相同       C. 靜摩擦力的方向可能與物體的運動方向垂直 

31、;      D. 靜止物體所受的靜摩擦力一定為零  2. 運動員用雙手握住豎直的竹竿勻速上攀和勻速下滑時，運動員所受到的摩擦力分別是F1和F2，那么（    ）       A. F1向下，F(xiàn)2向上，且F1=F2       B. F1向下，F(xiàn)2向上，且F1>F2       C. F1向上，F(xiàn)2向上，且F1=F2

32、60;      D. F2向上，F(xiàn)1向下，且F1=F2  3. 如圖所示，位于斜面上的物體m靜止在斜面上，現(xiàn)對m施加一沿斜面向上的力F，當F由0逐漸增大的過程中，m始終保持不動，則m所受的靜摩擦力（    ）       A. 逐漸增大                 

33、0;                   B. 逐漸減小       C. 先減小后增大                      

34、0;       D. 先增大后減小  4. 驅(qū)動輪在后的汽車，在平直公路上勻速前進，則（    ）       A. 前、后輪受到的摩擦力均向后       B. 前輪受到的摩擦力向前，后輪受到的摩擦力向后       C. 前輪受到的摩擦力向后，后輪受到的摩擦力向前    &

35、#160;  D. 前、后輪均不受摩擦力  5. 如圖所示，在水平面上向右運動的物體，質(zhì)量為20kg，物體與水平面的動摩擦因數(shù)為，在運動過程中，還受到一個水平向左的大小為10N的拉力作用，則物體所受到的滑動摩擦力為（g取10N/kg）（    ）       A. 10N，向右                 

36、0;                               B. 10N，向左       C. 20N，向右           &

37、#160;                                     D. 20N，向左  6. 如圖所示，C是水平地面，A、B是兩個長方形物塊，F(xiàn)是作用在B上沿水平方向的力，物體A和B以相同的速度做勻速運動，由此可

38、知A、B間的動摩擦因數(shù)和B、C間的動摩擦因數(shù)有可能是（    ）       A.        B.        C.        D.   7. 物體A、B、C的質(zhì)量分別為M、m、m0，作如圖所示的連接，繩子不可伸長且繩子和滑輪的質(zhì)量與滑輪的摩擦不計，若B隨A一起沿水平桌面做勻速運動，則可判定（ &#

39、160;  ）       A. 物體A與桌面間有摩擦力，大小為m0g       B. 物體A與B間有摩擦力，大小為m0g       C. 桌面對A，B對A都有摩擦力，兩者方向相同       D. 桌面對A，B對A都有摩擦力，兩者方向相反  8. 為了測定木塊和豎直墻壁之間的動摩擦因數(shù)，某同學設計了一個實驗：如圖所示，用一根彈簧將木

40、塊壓在墻上，同時在木塊下方有一個拉力F2作用，使木塊恰好勻速向下運動，現(xiàn)分別測出了彈簧的彈力F1，拉力F2和木塊的重力G，則動摩擦因數(shù)應等于_。  9. 如圖所示，有兩條黑、白毛巾交替折疊地放在地面上，白毛巾的中部用線與墻壁連接，黑毛巾的中部用線拉住。拉線均水平，若兩條毛巾的質(zhì)量均為m，毛巾之間及毛巾與地面之間的摩擦因數(shù)均為。欲將黑、白毛巾分離出來，則將黑毛巾勻速拉出需加的水平力為（    ）    A.           

41、          B.                     C.                     D.   10. 用勁度系數(shù)k=490N/m的彈簧沿水平方向拉一木板，在水平桌面上做勻速直線運動，彈簧的長度為12cm。若在木板上放一質(zhì)量為5kg的物體，仍用原彈簧沿水平方向勻速拉動木板，彈簧的長度變?yōu)?4cm。試求木板與水平桌面間的動摩擦因數(shù)。 【試題答案】  1. C（靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反，但與物體的運動方向可以有任何關系。）  2. C（運動員勻速上攀時，竹竿對人的靜摩擦力與人的重力相平衡；當運動員勻速滑下時，運動員的