配合一轮小专题28个小专题Word格式文档下载.docx
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开始时,两个物体相距s0,要使两物体恰
好不相撞,必有sA-sB=s0,且vA≤vB。
3.解题思路和方法
小专题3、汽车的两种加速问题
机车的启动问题
问题1:
机车起动的最大速度问题
问题2:
机车匀加速起动的最长时间问题
问题3:
机车运动的最大加速度问题 汽车从静止开始沿水平
面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P=Fv
和F-f=ma:
(1)恒定功率的加速。
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减
小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这
时v达到最大值。
可见恒定功率的加速一定不是匀加速。
这种加速过程发动机做的功,
只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。
(2)恒定牵引力的加速。
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速
运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不
能再增大了。
这时匀加速运动结束,其最大速度为,此后汽车要想继续加速
就只能做恒定功率的变加速运动了。
可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。
这种加速过程发动机做的
功只能用W=F?
s计算,不能用W=P?
t计算(因为P为变功率)。
要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。
汽车启动的具体变化过程可用如下示意图表示.关键是发动机的功率
是否达到额定功率。
实用机械(发动机)在输出功率恒定起动时各物理量变化过程:
当F=f时,a=0,v达最大值vm→匀速直线运动
在匀加速运动过程中,各物理量变化 F不变,不变
当F=f,a=0,vm→匀速直线运动。
小专题4、整体法与隔离
法
1.整体法:
在研究物理问题时,把所研究的对象作为一个整体来处理
的方法称为整体法。
采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体,也可以把
几个物理过程作为一个整体,采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分
析,常常使问题解答更简便、明了。
运用整体法解题的基本步骤:
①明确研究的系统或运动的全过程.
②画出系统的受力图和运动全过程的示意图.
③寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解
2.隔离法:
把所研究对象从整体中隔离出来进行研究,最终得出结论
的方法称为隔离法。
可以把整个物体隔离成几个部分来处理,也可以把整个
过程隔离成几个阶段来处理,还可以对同一个物体,同一过程中不同物理量
的变化进行分别处理。
采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素,使事
物的特征明显地显示出来,从而进行有效的处理。
运用隔离法解题的基本步骤:
①明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原则是:
一要包含
待求量,二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少.
②将研究对象从系统中隔离出来;
或将研究的某状态、某过程从运动
的全过程中隔离出来.
③对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力
图或某阶段的运动过程示意图.
④寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解.
3.整体和局部是相对统一的,相辅相成的。
隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对
象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.所以,两种方法的取舍,并无
绝对的界限,必须具体分析,灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少
非待求量(即中间未知量的出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程
等)的出现为原则
小专题5、自由落体与竖直上抛
1、自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
2、竖直上抛运动
竖直上抛运动是匀变速直线运动,其上升阶段为匀减速运动,下落阶
段为自由落体运动。
它有如下特点:
(1)上升和下降(至落回原处)的两个过程互为逆运动,具有对称性。
有
下列结论:
①速度对称:
上升和下降过程中质点经过同一位置的速度大小相等、方向
相反。
②时间对称:
上升和下降经历的时间相等。
(2)竖直上抛运动的特征量:
①上升最大高度:
Sm=。
②上升最大高度和从最大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间:
。
(3)处理竖直上抛运动注意往返情况。
小专题6、小船过河的两类问题
如图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:
(1)过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v⊥决定,即,与v1无关,所
以当v2⊥岸时,过河所用时间最短,最短时间为也与v1无关。
(2)过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v1<v2时,最短路程为
d;
当v1>v2时,最短路程程为(如右图所示)。
小专题7、一对作用力反作用力和一对平衡力的区分
一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有:
大小相等、方向相
反、作用在同一条直线上。
不同点有:
作用力反作用力作用在两个不同物体
上,而平衡力作用在同一个物体上;
作用力反作用力一定是同种性质的力,
而平衡力可能是不同性质的力;
作用力反作用力一定是同时产生同时消失
的,而平衡力中的一个消失后,另一个可能仍然存在。
一对作用力和反
作用力
一对平衡力
作用对象
两个物体
同一个物体
作用时间
同时产生,同时消失
不一定同时产生或消失
力的性质
一定是同性质的力
不一定是同性质的力
力的大小关系
大小相等
力的方向关系
方向相反且共线
小专题7、求变力做功的几种方法
功的计算在中学物理中占有十分重要的地位,中学阶段所学的功的计算公
式W=FScos?
?
只能用于恒力做功情况,对于变力做功的计算则没有一个固定
公式可用,本文对变力做功问题进行如下归纳总结:
(1)等值法
等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等,则可以同过计算该恒力的
功,求出该变力的功。
而恒力做功又可以用W=FScos?
计算,从而使问题变
得简单。
(2)微元法
当物体在变力的作用下作曲线运动时,若力的方向与物体运动的切线方向
之间的夹角不变,且力与位移的方向同步变化,可用微元法将曲线分成无限
个小元段,每一小元段可认为恒力做功,总功即为各个小元段做功的代数
和。
(3)平均力法
如果力的方向不变,力的大小对位移按线性规律变化时,可用力的算术平
均值(恒力)代替变力,利用功的定义式求功。
(4)图象法
(5)能量转化法求变力做功
功是能量转化的量度,已知外力做功情况可计算能量的转化,同样根据能
量的转化也可求外力所做功的多少。
因此根据动能定理、机械能守恒定律、
功能关系等可从能量改变的角度求功。
①用动能定理求变力做功
动能定理:
外力对物体所做的功等于物体动能的增量。
它的表达式是W外
=ΔEK,W外可以理解成所有外力做功的代数和,如果我们所研究的多个力
中,只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易
计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出
这个变力所做的功。
②用机械能守恒定律求变力做功
③用功能原理求变力做功
功能原理:
系统所受的外力和内力(不包括重力和弹力)所做的功的代数
和等于系统的机械能的增量,如果这些力中只有一个变力做功,且其它力所
做的功及系统的机械能的变化量都比较容易求解时,就可用功能原理求解变
力所做的功。
④用公式W=Pt求变力做功
小专题8、传送带问题
皮带传动原理:
主动轮受到皮带的摩擦力是阻力,但从动轮受到的摩
擦力是动力。
传动装置间的各物理量的关系:
用皮带(齿轮)传动的装置中,如果
皮带不打滑,两轮边缘各点的线速度大小相等。
在同一转动物体上,各点的
角速度相等,周期相等。
解题时,要注意各物理量成正比或反比的条件。
传送带类:
分水平、倾斜两种;
按转向分顺时针、逆时针转两种。
(1)受力和运动分析
受力分析中的摩擦力突变(大小、方向)
--发生在V物与V传相同的时刻
分析关键运动分析中的速度变化
--相对运动方向和对地速度变化
V物?
V带(共速以后一定与传送带保持相对静止作匀速运动吗?
)
分类讨论mgsinθ?
f
传送带长度(临界之前是否滑出?
(2)传送带问题中的功能分析
①功能关系:
WF=△EK+△EP+Q
②对WF、Q的正确理解
(i)传送带做的功:
WF=F·
S带功率P=F×
V带(F由传送带受力平衡
求得)
(ii)产生的内能:
Q=f·
S相对
(iii)如物体无初速,放在水平传送带上,则物体获得的动能EK,因摩擦
而产生的热量Q有如下关系EK=Q=
小专题9、圆周运动的临界问题
分析圆周运动的临界问题时,一般应从与研究对象相联系的物体(如:
绳、杆、轨道等)的力学特征着手.
(1)如图3-1所示,绳系小球在竖直平面内做圆周运动及小球沿竖直
圆轨道的内侧面做圆周运动过最高点的临界问题(小球只受重力、绳或轨道的
弹力). 图3-1
由于小球运动到圆轨迹的最高点时,绳或轨道对小球的作用力只能向
下,作用力最小为零,所以小球做完整的圆周运动在最高点应有一最小速度
vmin.当小球刚好能通过最高点时,有:
mg=m
解得:
vmin=.
又由机械能守恒定律有:
mv下2=mv上2+mg·
2R,可得v下≥
所以,小球要能通过最高点,它在最高点时的速度v需要满足的条件
是v≥.当v>时,绳对球产生拉力,轨道对球产生压力.
(2)如图3-2所示,轻质杆一端的小球绕杆的另一端做圆周运动及小
球在竖直放置的圆环内做圆周运动过最高点的临界问题. 图3-2
分析小球在最高点的受力情况:
小球受重力mg、杆或轨道对小球的力
F.
小球在最高点的动力学方程为:
mg+F=m.
由于小球运动到圆轨迹的最高点时,杆或轨道对小球的作用力可以向
下,可以向上,也可以为零;
以向下的方向为正方向,设小球在最高点时杆
或轨道对它的作用力大小为F,方向向上,速度大小为v,则有:
mg-F=m
当v=0时,F=mg,方向向上;
当0<v<时,F随v的增大而减小,方向向上;
当v=时,F=0;
当v>时,F为负值,表示方向向下,且F随v的增大而增大.
小专题10、”绳”、”杆”、”球”问题
由于机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,物体在最高点
处的速率最小,在最低点处的速率最大。
物体在最低点处向心力向上,而重
力向下,所以弹力必然向上且大于重力;
而在最高点处,向心力向下,重力
也向下,所以弹力的方向就不能确定了,要分三种情况进行讨论。
(1)弹力只可能向下,如绳拉球。
这种情况下有
即,否则不能通过最高点。
(2)弹力只可能向上,如车过桥。
在这种情况下有:
,否则车将离开桥面,做平抛运动。
(3)弹力既可能向上又可能向下,如管内转(或杆连球、环穿珠)。
这种情况下,速度大小v可以取任意值。
但可以进一步讨论:
①当时物体受到的弹力必然是向下的;
当时物体受到的弹力必然是向
上的;
当时物体受到的弹力恰好为零。
②当弹力大小Fmg时,向心力只有一解:
F+mg;
当弹力F=mg时,
向心力等于零。
小专题11、、路端电压U,内电压U’随外电阻R变化的讨论:
外电阻R总
电流内电压路端电压增大减小减小增大
(断路)OO等于减小增大增大减小(短路)
(短路电流)
闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定,对一定的电源,,r视为不
变,因此,的变化总是由外电路的电阻变化引起的。
根据,画出U-R图像,
能清楚看出路端电压随外电阻变化的情形。
还可将路端电压表达为,以,r为参量,画出U--I图像。
这是一条直线,纵坐标上的截距对应于电源电动势,横坐标上的截距为电
源短路时的短路电流,直线的斜率大小等于电源的内电阻,即。
4、在电源负载为纯电阻时,电源的输出功率与外电路电阻的关系是:
由此式可以看出:
当外电阻等于内电阻,即R=r时,电源的输出功率最大,
最大输出功率为,电源输出功率与外电阻的关系可用P--R图像表示。
电源输出功率与电路总电流的关系是:
。
显然,当时,电源输出功率最大,且最大输出功率为:
P--I图像如图
所示。
选择路端电压为自变量,电源输出功率与路端电压的关系是:
显然,当时,。
P--U图像如图所示。
综上所述,恒定电源输出最大功率的三个等效条件是:
(1)外电阻等于内电阻,即。
(2)路端电压等于电源电动势的一半,即。
(3)输出电流等于短路电流的一半,即。
除去最大输出功率外,同一个输出功率值对应着两种负载的情况。
一
种情况是负载电阻大于内电阻,另一种情况是负载电阻小于内电阻。
显然,
负载电阻小于内电阻时,电路中的能量主要消耗在内电阻上,输出的能量小
于内电阻上消耗的能量,电源的电能利用效率低,电源因发热容易烧坏,实
际应用中应该避免。
小专题12、判断碰撞结果的三大原则
①动量守恒即P1+P2=P1’+P2’
②动能不增加,即EK1+EK2≥EK1’+EK2’或
③速度要符合的情景:
如果碰前两物体同向运动,则后面的物体速度
必大于前面物体的速度,否则无法实现碰撞。
碰撞后,原来在前的物体的速
度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,否
则碰撞没有结束。
如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能都不
改变,除非两物体碰撞后速度均为零。
小专题13、电容器的两种变化
注:
静电计是检验电势差的,电势差越大,静电计的偏角越大,那幺
电容就越小(假设Q不变)。
验电器是检验物体是否带电,原理是库仑定
律。
(1)容器保持与电源连接,则U不变。
→d增加,Q减小(减小的Q返回电源);
d减小,Q增加(继续充
电)。
插入原为L且与极板同面积的金属板A(如图).由于静电平衡
A极内场强为零→相当于平行板电容器两极板缩短L距离,故C是增加(是
空气为最小,故也是增加的)同时同样E是增加的。
(2)电容器充电后与电源断开,则Q不变→d增加,E减小;
d减小,E
增大。
→无论d怎样变化,E恒定不变。
仅插入原为L且与两极板面积相同的金属板A,则同样是d减小
c增大,U减小,E同样不变。
小专题14、地球同步卫星的六个”一定”
地球同步卫星是指与地球自转同步的卫星,它相对于地球表面是静止
的,广泛应用于通信领域,又叫做同步通信卫星.其特点可概括为六个”一
定”:
(1)位置一定(必须位于地球赤道的上空)
地球同步卫星绕地球旋转的轨道平面一定与地球的赤道面重合。
假设同步卫星的轨道平面与赤道平面不重合,而与某一纬线所在的平
面重合,如图3-4所示.同步卫星由于受到地球指向地心的万有引力F的作
用,绕地轴做圆周运动,F的一个分力F1提供向心力,而另一个分力F2将
使同步卫星不断地移向赤道面,最终直至与赤道面重合为止(此时万有引力
F全部提供向心力)。
(2)周期(T)一定
①同步卫星的运行方向与地球自转的方向一致。
②同步卫星的运转周期与地球的自转周期相同,即T=24h。
(3)角速度(ω)一定
由公式ω=知,地球同步卫星的角速度ω=,因为T恒定,π为常
数,故ω也一定。
(4)向心加速度(a)的大小一定
地球同步卫星的向心加速度为a,则由牛顿第二定律和万有引力定律
得:
G=ma,a= 。
(5)距离地球表面的高度(h)一定
由于万有引力提供向心力,则在ω一定的条件下,同步卫星的高度不
具有任意性,而是唯一确定的。
根据G=mω2(R+h)得:
h=-R=-R≈36000km 。
(6)环绕速率(v)一定
在轨道半径一定的条件下,同步卫星的环绕速率也一定,且为v==
=3.08km/s 。
因此,所有同步卫星的线速度大小、角速度大小及周期、半径都相
等。
由此可知要发射同步卫星必须同时满足三个条件:
①卫星运行周期和地球自转周期相同;
②卫星的运行轨道在地球的赤道平面内;
③卫星距地面高度有确定值。
小专题15、碰撞问题
两个物体在极短时间内发生相互作用,这种情况称为碰撞。
由于作用
时间极短,一般都满足内力远大于外力,所以可以认为系统的动量守恒。
碰
撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。
仔细分析一下碰撞的全过程:
设光滑水平面上,质量为m1的物体A
以速度v1向质量为m2的静止物体B运动,B的左端连有轻弹簧。
在Ⅰ位置
A、B刚好接触,弹簧开始被压缩,A开始减速,B开始加速;
到Ⅱ位置A、
B速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;
再往后A、B开始远离,弹
簧开始恢复原长,到Ⅲ位置弹簧刚好为原长,A、B分开,这时A、B的速度
分别为。
全过程系统动量一定是守恒的;
而机械能是否守恒就要看弹簧的弹
性如何了。
(1)弹簧是完全弹性的。
Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为弹性势能,
Ⅱ状态系统动能最小而弹性势能最大;
Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少全部转化为动
能;
因此Ⅰ、Ⅲ状态系统动能相等。
这种碰撞叫做弹性碰撞。
由动量守恒和
能量守恒可以证明A、B的最终速度分别为:
(这个结论最好背下来,以后
经常要用到。
(2)弹簧不是完全弹性的。
Ⅰ→Ⅱ系统动能减少,一部分转化为弹性
势能,一部分转化为内能,Ⅱ状态系统动能仍和⑴相同,弹性势能仍最大,
但比⑴小;
Ⅱ→Ⅲ弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;
因为
全过程系统动能有损失(一部分动能转化为内能)。
这种碰撞叫非弹性碰撞。
(3)弹簧完全没有弹性。
Ⅰ→Ⅱ系统动能减少全部转化为内能,Ⅱ状
态系统动能仍和⑴相同,但没有弹性势能;
由于没有弹性,A、B不再分
开,而是共同运动,不再有Ⅱ→Ⅲ过程。
这种碰撞叫完全非弹性碰撞。
可以
证明,A、B最终的共同速度为。
在完全非弹性碰撞过程中,系统的动能损
失最大,为:
。
(这个结论最好背下来,以后经常要用到。
小专题16、电路的动态分析
这类问题是根据欧姆定律及串联和并联电路的性质,分析电路中因某
一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况,它涉及欧姆定
律、串联和并联电路的特点等重要的电学知识,还可考查学生是否掌握科学
分析问题的方法--动态电路局部的变化可以引起整体的变化,而整体的变化
决定了局部的变化,因此它是高考的重点与热点之一.常用的解决方法如
下.
(1)程序法:
基本思路是”部分→整体→部分”.先从电路中阻值变化的
部分入手,由串联和并联规律判断出R总的变化情况;
再由欧姆定律判断I
总和U端的变化情况;
最后再由部分电路欧姆定律判定各部分电学量的变化
情况.即:
R局→R总→I总→U端?
(2)直观法:
直接应用部分电路中R、I、U的关系中的两个结论.
①任一电阻R的阻值增大,必引起该电阻中电流I的减小和该电阻两
端电压U的增大,即:
R↑→
②任一电阻R的阻值增大,必将引起与之并联的支路中电流I并的增
大和与之串联的各电阻两端的电压U串的减小,即:
R↑→
(3)极端法:
对于因滑动变阻器的滑片移动引起电路变化的问题,可将
变阻器的滑片分别滑至两边顶端讨论.
(4)特殊值法:
对于某些双臂环路问题,可以代入特殊值去判定,从而
找出结论.
小专题17、万有引力定律和开普勒第三定律公式推导
1、用开普勒第三定律、向心力、牛顿第三定律推导牛顿的万有引力定
律:
2、用万有引力定律推导开普勒第三定律:
小专题18、电量的计算
Q=IΔt
(1)安培力的冲量公式求电量:
感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导
线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI。
在时间△t内安培力的冲量:
(2)由法拉第电磁感应定律求:
(3)
小专题19、有关波的图象的计算
①计算的主要依据有:
υ===λ·
f及Δx=υ·
Δt,式中Δx为Δt时间内波
沿传播方向传播的距离。
②计算的关键