高中物理解题方法大全完整版文档格式.docx
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②共点力的平衡及变化。
③固定转动轴的物体平衡及变化。
认识物体的平衡及平衡条件
对于质点而言,若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运动,即加速度为零,则
称为平衡,欲使质点平衡须有∑F=0。
若将各力正交分解则有:
∑FX=0,∑FY=0。
对于刚体而言,平衡意味着,没有平动加速度即=0,也没有转动加速度即=0(静
止或匀逮转动),此时应有:
∑F=0,∑M=0。
这里应该指出的是物体在三个力(非平行力)作用下平衡时,据∑F=0可以引伸得出
以下结论:
①三个力必共点。
②这三个力矢量组成封闭三角形。
③任何两个力的合力必定与第三个力等值反向。
对物体受力的分析及步骤
(一)、受力分析要点:
1、明确研究对象
2、分析物体或结点受力的个数和方向,如果是连结体或重叠体,则用“隔离法”
3、作图时力较大的力线亦相应长些
4、每个力标出相应的符号(有力必有名),用英文字母表示
5、物体或结点:
受三个力作用:
力的合
成法或正交分解法。
解法。
受四力以上:
用正交分
6、用正交分解法解题列动力学方程
①受力平衡时
F
X
Y
②受力不平衡时
F=
max
F=may
绳或橡筋:
不能受拉力(张力)不能传压力。
7、一些物体的受力特征:
杆或弹簧:
拉力、压力均可传。
8、同一绳放在光滑滑轮或光滑挂钩上,两侧绳子受力大小相等,当三段以上绳子在交
点打结时,各段绳受力大小一般不相等。
(二)、受力分析步骤:
1、判断物体的个数并作图:
①重力;
②接触力(弹力和摩擦力);
③场力(电场力、磁
场力)
2、判断力的方向:
①根据力的性质和产生的原因去判;
②根据物体的运动状态去判;
a由牛顿第三定律去判;
b由牛顿第二定律去判(有加速度的方向物体必受力)。
二、运动学解题的基本方法、步骤
运动学的基本概念(位移、速度、加速度等)和基本规律是我们解题的依据,是我们认识
问题、分析问题、寻求解题途径的武器。
只有深刻理解概念、规律才能灵活地求解各种问题,
但解题又是深刻理解概念、规律的必需环节。
根据运动学的基本概念、规律可知求解运动学问题的基本方法、步骤为
(1)审题。
弄清题意,画草图,明确已知量,未知量,待求量。
(2)明确研究对象。
选择参考系、坐标系。
(3)分析有关的时间、位移、初末速度,加速度等。
(4)应用运动规律、几何关系等建立解题方程。
(5)解方程。
三、动力学解题的基本方法
我们用动力学的基本概念和基本规律分析求解动力学习题.由于动力学规律较复杂,我
们根据不同的动力学规律把习题分类求解。
1、应用牛顿定律求解的问题,
这种问题有两种基本类型:
(1)已知物体受力求物体运动情况,
(2)已知物体运动情况
求物体受力.这两种基本问题的综合题很多。
从研究对象看,有单个物体也有多个物体。
(1)解题基本方法
根据牛顿定律F=ma
合解答习题的基本方法是
①根据题意选定研究对象,确定m。
②分析物体受力情况,画受力图,确定F合。
③分析物体运动情况,确定a。
④根据牛顿定律、力的概念、规律、运动学公式等建立解题方程。
⑤解方程。
⑥验算,讨论。
以上①、②、③是解题的基础,它们常常是相互联系的,不能截然分开。
应用动能定理求解的问题
动能定理公式为
W=Ek2-E
合,根据动能定理可求功、力、位移、动能、速度大小、
k1
质量等。
应用动能定理解题的基本方法是·
①选定研究的物体和物体的一段位移以明确m、s。
②分析物体受力,结合位移以明确
W。
总
③分析物体初末速度大小以明确初末动能。
然后是根据动能定理等列方程,解方程,验算讨论。
(例题)如图4—5所示,木板质量m110千克,长3米。
物体质量m2=2千克。
物体与木板间摩擦系数1=0.05,木板与水平地面间摩擦系数2=0.1,开始时,物体在
m1
m2
图4-5
木板右端,都处于静止状态。
现用F=33牛的水平恒力拉木板,物体将在木板上滑动,问
经过2秒后
(1)力F作功多少?
(2)物体动能多大?
(g=10米/秒2)
应用动量定理求解的问题
从动量定理
I合=P2-P知,这定理能求冲量、力、时间、动量、速度、质量等。
1
动量定理解题的基本方法是
①选定研究的物体和一段过程以明确m、t。
②分析物体受力以明确冲量。
⑧分析物体初、末速度以明确初、末动量。
然后是根据动量定理等建立方程,解方程,验算讨论。
【例题8】质量为10千克的重锤从3.2米高处自由下落打击工件,重锤打击工件后跳
起0.2米,打击时间为0.01秒。
求重锤对工件的平均打击力。
应用机械能守恒定律求解的问题
机械能守恒定律公式是
Ek1+E=E+E知,可以用来求动能、速度大小、质量、
p1k2p2
势能、高度,位移等。
应用机械能守恒定律的基本方法是
①选定研究的系统和一段位移。
②分析系统所受外力、内力及它们作功的情况以判定系统机械能是否守恒。
③分析系统中物体初末态位置、速度大小以确定初末态的机械。
然后根据机械能守恒定律等列方程,解方程,验算讨论。
四、电场解题的基本方法
本章的主要问题是电场性质的描述和电场对电荷的作用,解题时必须搞清描述电场性质
的几个物理量和研究电场的各个规律。
1、如何分析电场中的场强、电势、电场力和电势能
(1)先分析所研究的电场是由那些场电荷形成的电场。
(2)搞清电场中各物理量的符号的含义。
(3)正确运用叠加原理(是矢量和还是标量和)。
下面简述各量符号的含义:
①电量的正负只表示电性的不同,而不表示电量的大小。
②电场强度和电场力是矢量,应用库仑定律和场强公式时,不要代入电量的符号,通过
运算求出大小,方向应另行判定。
(在空间各点场强和电场力的方向不能简单用‘+’、‘-’
来表示。
)
③电势和电势能都是标量,正负表示大小.用=qU进行计算时,可以把它们的符号
代入,如U为正,q为负,则也为负.如U1>
U2>
0,q为负,则120。
④电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应,WAB为正(即电场力做正功)时,
电荷的电势能减小,AB;
WAB为负时,电荷的电势能增加AB。
所以,应用
WAB=q(U-U)=-时可以代人各量的符号,来判定电场力做功的正负。
当然
ABAB
也可以用q(UA-U)求功的大小,再由电场力与运动方向来判定功的正负。
但前者可直
B
接求比较简便。
2、如何分析电场中电荷的平衡和运动
电荷在电场中的平衡与运动是综合电场;
川力学的有关知识习·
能解决的综合性问题,
对加深有关概念、规律的理解,提高分析,综合问题的能力有很大的作用。
这类问题的分析
方法与力学的分析方法相同,解题步骤如下:
(1)确定研究对象(某个带电体)。
(2)分析带电体所受的外力。
(3)根据题意分析物理过程,应注意讨论各种情况,分析题中的隐含条件,这是解
题的关键。
(4)根据物理过程,已知和所求的物理量,选择恰当的力学规律求解。
(5)对所得结果进行讨论。
32
【例题4】如图7—3所示,如果1H(氚核)和He4(氦核)垂直电场强度方向进入同
—偏转电场,求在下述情况时,它们的横向位移大小的比。
(1)以相同的初速度进入,
(2)
以相同的初动能进入;
(3)以相同的初动量进入;
(4)先经过同一加速电场以后再进
入。
V0
分析和解带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力,所以重力可以忽
略。
带电粒子在偏转电场受到电场力的作用,做类似于平抛的运动,在原速度方向作匀速运
动,在横向作初速为零的匀加速运动。
利用牛顿第二定律和匀加速运动公式可得
y
=
2
1qEl
2)
at
=(
2mv
(1)以相同的初速度v0进入电场,因E、l、v0都相同,所以y
q
m
H
e
eH
4
3
3
(2)以相同的初动能Ek0进入电场,因为E、l、mv
都相同,所以yq
yH
yHq
(3)以相同的初动量p0进入电场,因为E、l、mv0都相同,由
22
1qElqEml
2m
v)
2(mv
qm
133
248
(4)先经过同一加速电场加速后进入电场,在加速电场加速后,粒子的动能
mvqU(U1为加速电压)
01
222
1qElqElEl
由
v
4qU
4U
因E、l、U1是相同的,y的大小与粒子质量、电量无关,所以:
注意在求横向位移y的比值时,应先求出y的表达式,由题设条件,找出y与粒子
的质量m、电量q的比例关系,再列出比式求解,这是求比值的一般方法。
3、如何分析有关平行板电容器的问题
在分析这类问题时应当注意
(1)平行板电容器在直流电路中是断路,它两板间的电压与它相并联的用电器(或支
路)的电压相同。
(2)如将电容器与电源相接、开关闭合时,改变两板距离或两板正对面积时,两板电
正不变,极板的带电量发生变化。
如开关断开后,再改变两极距离或两板正对面积时,两极
带电量不变,电压将相应改变。
(3)平行板电容器内是匀强电场,可由
U
E求两板间的电场强度,从而进—步讨论,
d
两极板问电荷的叫平衡和运。
4、利用电力线和等势面的特性分析场强和电势
电力线和等势面可以形象的描述场强和电势。
电荷周围所画的电力线数正比于电荷所带
电量。
电力线的疏密,方向表示电场强度的大小和方向,顺电力线电势降低,等势面垂直电
力线等,,可以帮助我们去分析场强和电势
【例题】有一球形不带电的空腔导体,
将一个负电荷—Q放入空腔中,如图所示。
问:
-Q
(1)由于静电感应,空腔导体内、外壁
各带什么电?
空腔内、导体内、导体外的电场
强度,电势的大小有何特点,电场强度的方向
如何?
(2)如将空腔导体内壁接地;
空腔导体
内外壁各带什么电?
空腔内、导体内、导体外
的场强,电势有何变比?
(3)去掉接地线,再将场电荷-Q拿走远离空腔导体后,空腔导体内、外壁各带什么
电?
空腔内、导体内、导体外部的场强、电势又有什么变化?
分析和解本题利用电力线进行分析比较清楚
(1)把负电荷放人空腔中,负电荷周围将产
生电场,(画出电力线其方向是指向负电荷)自由
电子由低电势到高电势(电子逆电力线运动)发生
静电感应,使导体内壁带有电量为Q的正电荷,
导体外壁带有电量为Q的负电荷,如图7所示。
空腔导体里外电力线数一样多(因电力线数正比
于电量)空胶外电力线指向金属导体(电力线止
于负电荷)。
越靠近空腔导体场强越大。
导体中无
电力线小,电场强度为零,空腔内越靠近负电荷Q
电力线越密,电场强度也越大。
顺电力线电势降
低,如规定无穷远电势为零,越靠近空腔导体电
图7
势越低,导体内部电势相等,空腔内越靠近负电
荷Q电势越低。
各处的电势均小于零。
(2)如把空腔导体内壁接地,电子由低电势到高电势,导体上的自由电子将通过接地
线进入大地,静电平衡后导体内壁仍带正电,导体外壁不带电。
由于电力线数正比于场电荷,
场电荷-Q未变所以空腔内的电力线分布未变,空腔内的电场强度也不变。
导体内部场强仍
为零。
由于导体外壁不带电,导体外部无电力线,导体外部场强也变为零。
(要使导体外部
空间不受空腔内场电荷的影响,必须把空腔导体接地。
)
在静电平衡后,导体与地电势相等都等于零,导体内部空腔中电势仍为负,越靠近场电
荷电势越低,各处电势都比导体按地以前高。
(3)如去掉接地线,再把场电荷拿走远离空腔导体时,由于静电感应,导体外表面自
由电子向内表面运动.到静电平衡时,导体内表面不带电,外表面带正电,带电量为Q。
这时导体内部和空腔内无电力线,场强都变为零,导体外表面场强垂直导体表面指向导
体外,离导体越远,电力线越疏,场强越小。
顺电力线电势减小,无穷远电势为零,越靠近
导体电势越高。
导体上和空腔内电势相等,各点电势均大于零。
当导体接地时,导体外表面不带电,也可用电力线进行分析。
如果外表面带负电,就有
电力线由无穷远指向导体,导体的电势将小于零,与导体电势为零相矛盾。
如果导体外表面
最后带正电,则有电力线由导体外表面指向无穷远,则导体电势将大于零,也与地等电势相
矛盾.所以,本题中将导体接地时,导体外表面不再带电。
3、利用等效和类比的方法进行分析
当我们研究某一新问题时,如果它和某一学过的问题类似,就可以利用等效和类比的方
法进行分析。
【例题】摆球的质量为m,带电量为Q,用摆长为Z的悬线悬挂在场强为E的水平
匀强电场中。
求:
(1)它在微小摆动时的周期;
(2)将悬线偏离竖直位置多大角度时,小球
由静止释放,摆到悬线为竖直位置时速度刚好是零。
五、电路解题的基本方法
1、解题的基本方法、步骤
本章的主要问题是研究电路中通以稳恒电流时,各电学量的计算,分析稳恒电流的题
目,步骤如下:
(1)确定所研究的电路。
(2)将不规范的串并联电路改画为规范的串并联电路。
(使所画电路的串、并联关系清晰)。
对应题中每一问可分别画出简单电路图,代替原题中
较为复杂的电路图。
(3)在所画图中标出已知量和待求量,以利分析。
(4)应注意当某一电阻改变时,各部分电流、电压、功率都要改变。
可以认为电源电
动势和内电阻及其它定值电阻的数值不变。
必要时先求出、r和定随电阻的大小。
(5)根据欧姆定律,串、并联特性和电功率公式列方程求解。
(6)学会用等效电路,会用数学方法讨论物理量的极值。
2、将不规范的串并联电路加以规范
搞清电路的结构是解这类题的基础,具体办法是:
(1)确定等势点,标出相应的符号。
因导线的电阻和理想安培计的电阻都不计,可以
认为导线和安培计联接的两点是等势点。
(2)先画电阻最少的支路,再画次少的支路,,从电路的一端画到另一端。
3、含有电容器的电路解题方法
在直流电路中,电容器相当电阻为无穷大的电路元件,对电路是断路。
解题步骤如下:
(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、
电压值。
(2)电容器两极扳的电压,等于它所在支路两端点的电压。
(3)通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量。
(4)通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度,再分析电场中带电粒
子的运动。
4、如何联接最省电
用电器正常工作应满足它要求的额定电压和额定电流,要使额外的损失尽可能少,当电
源电压大于或等于两个(或两个以上)用电器额定电压之和时,可以将这两个用电器串联,
并给额定电流小的用电器加分流电阻,如电源电压大于用电器额定电压之和时,应串联分压
电阻。
【例】三盏灯,L1为“110V100W”,L2为“110V50W”,L3为“110V40W”
电源电压为220V,要求:
①三盏灯可以单独工作;
②三盏灯同时工作时额外损耗的功率最
小,应怎样联接?
画出电路图,求出额外损耗功率。
5、在电路计算中应注意的几个问题
(1)在电路计算中,可以认为电源的电动势、内电阻和各定值电阻的阻值不变,而各
部分的电流、电压、功率(或各种电表的示数)将随外电阻的改变而收变。
所以,在电路计
算中,如未给出电源的电动势和内电阻时,往往要先将其求出再求变化后的电流、电压、功
率。
(2)应搞清电路中各种电表是不是理想表。
作为理想安培计,可以认为它的电阻是零,
作为理想伏特计,可以认为它的电阻是无穷大。
也就是说,将理想安培计、伏特汁接入电路,
将不影响电路的电流和电压。
可以把安培计当成导线、伏特计去掉后进行电路计算。
但作为
真实表,它们都具有电阻,它们既显示出电路的电流和电压,也显示它自身的电流值或电压
值。
如真实安培计是个小电阻,真实伏特计是一个大电阻,将它们接入电路将影响电路的电
流和电压值。
所以,解题时应搞清电路中电表是不是当作理想表。
二、解题的基本方法
1、磁场、磁场力方向的判定
(1)电流磁场方向的判定——正确应用安培定则
对于直线电流、环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布,要能熟练地用磁力线正确
表示,以图示方法画出磁力线的分布情况——包括正确的方向和大致的疏密程度,还要能根
据解题的需要选择不同的图示(如立体图、纵剖面图或横断面图等)。
其中,关于磁场方向
走向的判定,要能根据电流方向正确掌握安培定则的两种用法,即:
①对于直线电流,用右手握住导线(电流),让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一
致,则弯曲的四指所指方向即为磁力线环绕电流的方向。
②对于环形电流和通电螺线管,应让右手弯曲的四指所指方向跟电流方向一致,则
伸直的大拇指所指方向即为环形电流中心轴线上磁力线方向,或通电螺线管内部磁力线方向
(亦即大拇指指向通电螺线管滋力线出发端——北极)。
③对于通电螺线管,其内部的磁场方向从N极指向S极;
而内部的磁场方向从S极
指向N极。
从而形成闭合的曲线。
(2)安培力、洛仑兹力方向的判定——正确应用左手定则
①运用左手定则判定安培力的方向,要依据磁场B的方向和电流I的方向.只要B
与IL的方向不平行,则必有安培力存在,且与B、IL所决定的平面垂直。
对于B与IL不
垂直的一般情况来说,则需先将B矢量分解为两个分量:
一个是垂直于IL的B,另一个
是平行于IL的
B,如图9—2所示,再依据B的方向和电流I的方向判定安培力的方向。
//
在磁场与通电导线方向夹角给定的前提下,如果在安培力F磁场B和通电导线IL中任
意两个量的方向确定,就能依据左手定则判断第三个量的方向。
②运用左手定则判定洛仑兹力的方向,同样要依据磁场B的方向和由于带电粒子运
动形成的电流方向(带正电粒子运动形成的电流,方向与其速度v方向一致,带负电粒子运
动形成的电流,方向与其速度v方向相反)。
只要B与v的方向不平行,则必有洛仑兹力存
在,且与B、v所决定的平面垂直。
对于B与v不垂直的一般情况来说,则仍需先将B矢量
分解为两个分量:
一个是垂直于v的B,另一个是平行于v的B//,如图9-3①所示,(或
将u矢量分解为两个分量:
一个是垂直于B的v,另一个是平行于B的v//,如图9—3②
所示。
)再依据B的方向和v的方向(或B的方向和v的方向)正确判定洛仑兹力的方向。
在磁场B与已知电性粒子的运动速度v的方向夹角给定的前提下,如果在洛仑兹力f、
磁场B和粒子运动速度中任意两个量的方向确定,也就能依据左手定则判断第三个量的方
向。
2、磁场力大小的计算及其作用效果
(1)关于安培力大小的计算式FIlBsin,其中为B与IL的方向夹角(见图9
—2),由式可知,由于角取值不同,安培力值将随之而变,其中取0、180值时F为
零,取90时F值最大FmILB。
本式的适用条件,一般地说应为一般通电直导线IL处
于匀强磁场B中,但也有例外,譬如在非匀强磁场中只要通电直导线段IL所在位置沿导线
的各点B矢最相等(