“新民晚报-东方网大力神”超级高考巡回讲座精彩内容回放 找解题思路,让力学问题不再难 张培荣 |
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力学问题的解题步骤是:1.确定研究对象,2.受力分析和运动情况分析,3.合成或分解使问题简化,4.选择规律列方程,5.解方程并判断解的合理性。 而在这些步骤中,最关键的就是确定研究对象、受力分析和运动情况分析以及规律的选择这三步。所以,在解题时必须仔细研究和分析,下面就以两个具体例子来加以说明。 例题1.如图1所示,在光滑的水平面上,放着两块长度相同,质量分别为M1和M2的木板,在两木板的左端各放一个完全相同的物体,开始时,各物体均静止,今在两物体上各作用一个水平恒力F1、F2,当物体与板分离时,两木板的速度分别为v1和v2,物体与木板之间的动摩擦因数相同,下列说法中正确的是( ) (A)若F1=F2,M1>M2,则v1>v2,(B)若F1=F2,M1<M2,则v1>v2, (C)若F1>F2,M1=M2,则v1>v2,(D)若F1<F2,M1=M2,则v1>v2。 分析与解:本题中涉及到两个物体,所以就要考虑用整体法还是隔离法,但题中研究的是两物体的相对滑动,所以应该用隔离法。板和物体都做匀变速运动,牛顿定律加运动学公式和动能定理都能用,但题中“当物体与板分离时”隐含着在相等时间内物体的位移比板的位移多一个板长,也就是隐含着时间因素,所以不能用动能定理解了,必须用牛顿定律加运动公式解。 对物体有:F-mg=ma物,对板有:mg=Ma板。 运动学公式很多,所以要选择,现在要求的是物体离开板时板的速度,所以,对板有:v板=a板t,式中t为物体滑离板所用时间,对物体,研究的是物体滑离板,所以取板为参照系,有L=■(a物-a板)t2。 当F1=F2时,a物相同,M大的a板就小,因而t也小,所以v板也小,应选(B); 当M1=M2时,a板相同,F大的a物就大,因而t较小,所以v板也小,应选(D)。 另外,运动学公式还可用图线来代替,物体与板的v-t图如图2中实线所示,斜线部分三角形面积等于板长时物体就滑离板,此时刻为t1,此时板的速度由纵坐标轴上可读得。 当F1=F2时,物体的图线不变,M大的板的图线就变得较平坦,如图中点划线所示,可见这样物体滑离时板的速度就变小;当M1=M2时,板的图线不变,F大的物体的图线就变得较陡,如图中点划线所示,可见这样物体滑离时板的速度也变小。 例2.如图3所示,ABC和A'B'C'为半径、长度、材料都相同的两段弧形路面,两个完全相同的物体a和b,以相同的速率分别由A和A'处沿路面运动,最后分别以速率v1和v2到达C点,所用时间分别为t1和t2,则 ( ) (A)若路面光滑,t1>t2,(B)若路面光滑,t1<t2,(C)若路面粗糙,v1>v2, (D)若路面粗糙,v1<v2。 分析与解:路面光滑要比较时间,中学阶段对曲线运动来说,只有匀速圆周运动和简谐运动可以求时间,一般的曲线运动只能用微元法,如图中用许多竖直平行线把整个运动分成无限多个小段,每一段都可以看成匀速运动了,相应的上、下两段路程相等,但下段速度大于初速,而上段速度小于初速,可见下段运动所需时间较小,应选(A)。 当然,我们也可以整体考虑,两段圆弧长相等,而下段运动的平均速度大于初速,上段运动的平均速度小于初速,所以,下段运动所需时间较小。另外,运动学问题还可用图线来分析,读者不妨自己试试看。 路面粗糙时只比较末速,不再涉及时间,所以可以用动能定理解。由动能定理得:-W克f=■mvt2-■mv02,即■mvt2=■mv02-W克f。 但本题中摩擦力是变力,所以求W克f时也只能用微元法,对相应的上、下两段来说,下段弹力大于重力,而上段弹力小于重力,所以,下段弹力大于上段弹力,则下段摩擦力也许大于上段摩擦力,那么,下段W克f较大,所以vt较小,即v1>v2,故应选(D)。 总之,在解题过程中,每一步用什么方法都是有规律的,在平时复习时要多注意这样分析和归纳,解题思路就会清晰。 徐汇区教师进修学院 张培荣 |