物理:力學易錯點總結(jié),不再怕出題陷阱
2016-11-03 14:31:13搜狐教育
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受力分析,往往漏“力”百出
對物體的受力分析可以說貫穿著整個高中物理始終,如力學中的重力、彈力(推、拉、提、壓)與摩擦力(靜摩擦力與滑動摩擦力),電場中的電場力(庫侖力)、磁場中的洛倫茲力(安培力)等。
在受力分析中,最難的是受力方向的判別,最容易錯的是受力分析往往漏掉某一個力。在受力分析過程中,特別是在“力、電、磁”綜合問題中,第一步就是受力分析,雖然解題思路正確,但考生往往就是因為分析漏掉一個力(甚至重力),就少了一個力做功,從而得出的答案與正確結(jié)果大相徑庭,痛失整題分數(shù)。
還要說明的是在分析某個力發(fā)生變化時,運用的方法是數(shù)學計算法、動態(tài)矢量三角形法(注意只有滿足一個力大小方向都不變、第二個力的大小可變而方向不變、第三個力大小方向都改變的情形)和極限法(注意要滿足力的單調(diào)變化情形)。
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對摩擦力認識模糊
摩擦力包括靜摩擦力, 因為它具有“隱敝性”、“不定性”特點和“相對運動或相對趨勢”知識的介入而成為所有力中最難認識、最難把握的一個力,任何一個題目一旦有了摩擦力,其難度與復雜程度將會隨之加大。
最典型的就是“傳送帶問題”,這問題可以將摩擦力各種可能情況全部包括進去,建議同學們從下面四個方面好好認識摩擦力:
(1)物體所受的滑動摩擦力永遠與其相對運動方向相反。這里難就難在相對運動的認識;說明一下,滑動摩擦力的大小略小于最大靜摩擦力,但往往在計算時又等于最大靜摩擦力。還有,計算滑動摩擦力時,那個正壓力不一定等于重力。
(2)物體所受的靜摩擦力永遠與物體的相對運動趨勢相反。顯然,最難認識的就是“相對運動趨勢方”的判斷�?梢岳眉僭O法判斷,即:假如沒有摩擦,那么物體將向哪運動,這個假設下的運動方向就是相對運動趨勢方向;還得說明一下,靜摩擦力大小是可變的,可以通過物體平衡條件來求解。
(3)摩擦力總是成對出現(xiàn)的。但它們做功卻不一定成對出現(xiàn)。其中一個最大的誤區(qū)是,摩擦力就是阻力,摩擦力做功總是負的。無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力,都可能是動力。
(4)關于一對同時出現(xiàn)的摩擦力在做功問題上要特別注意以下情況:
可能兩個都不做功。(靜摩擦力情形)
可能兩個都做負功。(如子彈打擊迎面過來的木塊)
可能一個做正功一個做負功但其做功的數(shù)值不一定相等,兩功之和可能等于零(靜摩擦可不做功)、可能小于零(滑動摩擦)也可能大于零(靜摩擦成為動力)。
可能一個做負功一個不做功。(如,子彈打固定的木塊)
可能一個做正功一個不做功。(如傳送帶帶動物體情形)
(建議結(jié)合討論“一對相互作用力的做功”情形)
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對彈力要有一個清醒的認識
彈簧或彈性繩,由于會發(fā)生形變,就會出現(xiàn)其彈力隨之發(fā)生有規(guī)律的變化,但要注意的是, 這種形變不能發(fā)生突變(細繩或支持面的作用力可以突變),所以在利用牛頓定律求解物體瞬間加速度時要特別注意。
還有,在彈性勢能與其他機械能轉(zhuǎn)化時嚴格遵守能量守恒定律以及物體落到豎直的彈簧上時,其動態(tài)過程的分析,即有最大速度的情形。
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小球在圓環(huán)內(nèi)、圓管內(nèi)運動的比較
這類問題往往是討論小球在最高點情形。
其實, 用繩子系著的小球與在光滑圓環(huán)內(nèi)運動情形相似, 剛剛通過最高點就意味著繩子的拉力為零,圓環(huán)內(nèi)壁對小球的壓力為零,只有重力作為向心力;
而用 桿子“系”著的小球則與在圓管中的運動情形相似, 剛剛通過最高點就意味著速度為零。因為桿子與管內(nèi)外壁對小球的作用力可以向上、可能向下、也可能為零。還可以結(jié)合汽車駛過“凸”型橋與“凹”型橋情形進行討論。
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對“”機車啟動兩種情形“”的認識
機車以恒定功率啟動與恒定牽引力啟動,是動力學中的一個典型問題。這里要注意兩點:
(1)以恒定功率啟動,機車總是做的變加速運動(加速度越來越小,速度越來越大);以恒定牽引力啟動,機車先做的勻加速運動,當達到額定功率時,再做變加速運動。最終最大速度即“收尾速度”就是vm=P額/f。
(2)要認清這兩種情況下的速度-時間圖像。曲線的“漸近線”對應的最大速度。
還要說明的是,當物體變力作用下做變加運動時,有一個重要情形就是:當物體所受的合外力平衡時,速度有一個最值。即有一個“收尾速度”,這在電學中經(jīng)常出現(xiàn),如:“串”在絕緣桿子上的帶電小球在電場和磁場的共同作用下作變加速運動,就會出現(xiàn)這一情形,在電磁感應中,這一現(xiàn)象就更為典型了,即導體棒在重力與隨速度變化的安培力的作用下,會有一個平衡時刻,這一時刻就是加速度為零速度達到極值的時刻。凡有“力、電、磁”綜合題目都會有這樣的情形。
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對物理變化量的認識要分清
研究物理問題時,經(jīng)常遇到一個物理量隨時間的變化,最典型的是動能定理的表達(所有外力做的功總等于物體動能的增量)。這時就會出現(xiàn)兩個物理量前后時刻相減問題,同學們往往會隨意性地將數(shù)值大的減去數(shù)值小的,而出現(xiàn)嚴重錯誤。
其實物理學規(guī)定,任何一個物理量(無論是標量還是矢量)的變化量、增量還是改變量 都是將后來的減去前面的。(矢量滿足矢量三角形法則,標量可以直接用數(shù)值相減)結(jié)果正的就是正的,負的就是負的。而不是錯誤地將“增量”理解增加的量。顯然,減少量與損失量(如能量)就是后來的減去前面的值。
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“追遇”問題易錯點
兩物體運動過程中出現(xiàn)的追擊類問題,在高考中很常見,但考生在這類問題則經(jīng)常失分。
常見的“追遇類”無非分為這樣的九種組合:一個做勻速、勻加速或勻減速運動的物體去追擊另一個可能也做勻速、勻加速或勻減速運動的物體。顯然,兩個變速運動特別是其中一個做減速運動的情形比較復雜。
雖然,“追遇”存在臨界條件即距離等值的或速度等值關系,但一定要考慮到做減速運動的物體在“追遇”前停止的情形。另外解決這類問題的方法除利用數(shù)學方法外,往往通過相對運動(即以一個物體作參照物)和作“V-t”圖能就得到快捷、明了地解決,從而既贏得考試時間也拓展了思維。
值得說明的是,最難的傳送帶問題也可列為“追遇類”。還有在處理物體在做圓周運動追擊問題時,用相對運動方法最好。如,兩處于不同軌道上的人造衛(wèi)星,某一時刻相距最近,當問到何時它們第一次相距最遠時,最好的方法就將一個高軌道的衛(wèi)星認為靜止,則低軌道衛(wèi)星就以它們兩角速度之差的那個角速度運動。第一次相距最遠時間就等于低軌道衛(wèi)星以兩角速度之差的那個角速度做半個周運動的時間。
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萬有引力公式勿張冠李戴
萬有引力部分是高考必考內(nèi)容,這部分內(nèi)容的特點是公式繁雜,主要以比例的形式出現(xiàn)。其實,只要掌握其中的規(guī)律與特點,就會迎刃而解的。最主要的是在解決問題時公式的選擇。
最好的方法是,首先將相關公式一一列來,即:mg=GMm/R2=mv2/R=mω2R=m4π2/T2,再由此對照題目的要求正確的選擇公式。
其中要注意的是:
(1)地球上的物體所受的萬有引力就認為是其重力(不考慮地球自轉(zhuǎn))。
(2)衛(wèi)星的軌道高度要考慮到地球的半徑。
(3)地球的同步衛(wèi)星一定有固定軌道平面(與赤道共面且距離地面高度為3.6× 107m)、固定周期(24小時)。
(4)要注意衛(wèi)星變軌問題。要知道,所有繞地球運行的衛(wèi)星,隨著軌道高度的增加,只有其運行的周期隨之增加,其它的如速度、向心加速度、角速度等都減小。
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各種“”轉(zhuǎn)彎“”情形要分清
在實際生活中,人沿圓形跑道轉(zhuǎn)彎、騎自行車轉(zhuǎn)彎、汽車轉(zhuǎn)彎、火車轉(zhuǎn)彎還有飛機轉(zhuǎn)彎等等各種“轉(zhuǎn)彎”情形都不盡相同。唯一共同的地方就是必須有力提供它們“轉(zhuǎn)彎”時做圓周運動的向心力。顯然,不同“轉(zhuǎn)彎”情形所提供向心力的不一定是相同的:
(1)人沿圓形軌道轉(zhuǎn)彎所需的向心力由人的身體傾斜使自身重力產(chǎn)生分力以及地面對腳的靜摩擦力提供;
(2)人騎自行車轉(zhuǎn)彎情形與人轉(zhuǎn)彎情形相似;
(3)汽車轉(zhuǎn)彎情形靠的是地面對輪胎提供的靜摩擦力得以實現(xiàn)的;
(4)火車轉(zhuǎn)彎則主要靠的是內(nèi)、外軌道的高度差產(chǎn)生的合力(火車自身重力與軌道支持力,注意不是火車重力的分力)來實施轉(zhuǎn)彎的;
(5)飛機在空中轉(zhuǎn)彎,則完全靠改變機翼方向,在飛機上下表面產(chǎn)生壓力差來提供向心力而實施轉(zhuǎn)彎的。