高中物理-6.动力学动态问题的类型和分析技巧

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高中物理力学中动力学题的解题技巧

高中物理力学中动力学题的解题技巧

高中物理力学中动力学题的解题技巧动力学是物理学中重要的一个分支,它研究物体的运动以及运动的原因。

在高中物理课程中,动力学题是不可避免的一部分。

为了帮助高中学生更好地解决动力学题,本文将介绍一些解题技巧,并通过具体例题进行说明。

一、力的分解和合成在解决动力学题时,经常会遇到需要将力分解或合成的情况。

力的分解是将一个力分解为两个或多个力的合力,而力的合成则是将两个或多个力合成为一个力的结果。

这一技巧在解决斜面上物体的运动问题时尤为重要。

例如,有一个物体沿着斜面下滑,斜面与水平面的夹角为θ。

我们需要求解物体在斜面上的分力以及其加速度。

首先,我们可以将重力分解为两个分力:垂直于斜面的分力mgcosθ和平行于斜面的分力mgsinθ。

然后,利用牛顿第二定律和斜面上的摩擦力,我们可以求解物体的加速度。

通过这个例题,我们可以看到力的分解和合成在解决动力学问题中的重要性。

学生在解题时可以先将力进行分解,再根据具体情况进行合成,从而更好地理解和解决问题。

二、运动方程的应用在动力学中,运动方程是解决问题的基础。

学生需要熟练掌握运动方程,并能够根据具体问题进行适当的应用。

在解决动力学题时,我们经常需要用到以下三个运动方程:1. v = u + at:该方程描述了物体的速度变化情况,其中v为末速度,u为初速度,a为加速度,t为时间。

2. s = ut + 1/2at^2:该方程描述了物体的位移情况,其中s为位移,u为初速度,a为加速度,t为时间。

3. v^2 = u^2 + 2as:该方程描述了物体的速度和位移之间的关系,其中v为末速度,u为初速度,a为加速度,s为位移。

例如,有一个物体以初速度u沿直线运动,经过时间t后速度变为v。

我们需要求解物体的加速度a和位移s。

根据给定条件,我们可以利用运动方程v = u + at和s = ut + 1/2at^2,求解出a和s的数值。

通过这个例题,我们可以看到熟练掌握运动方程的应用对于解决动力学问题的重要性。

专题16 动力学动态分析、动力学图像问题(解析版)

专题16 动力学动态分析、动力学图像问题(解析版)

2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题16 动力学动态分析、动力学图像问题 导练目标导练内容 目标1动力学动态分析 目标2动力学v -t 图像 目标3动力学F -t 、F -a 图像 目标4动力学a -t 图像一、动力学动态分析 模型球+竖置弹簧模型球+水平弹簧模型 球+斜弹簧模型 蹦极跳模型 实例规律 ①A 点接触弹簧,弹簧处于原长状态,球的加速度a=g ,方向竖直向下; ②B 点mg=F=kx ,球受合外力为零,速度最大; ③C 点为A 点对称位置,球的加速度a=g ,①设定条件:水平面粗糙,物块与弹簧拴在一起;向左压缩弹簧最大松手; ②当kx=μmg 时,速度最大,所在位置为O 点的左侧。

①设定条件:斜面光滑;②B 点接触弹簧,弹簧处于原长状态,球的加速度a=gsin θ,方向沿斜面向下;③当mg=F=mgsin θ时,球受合外力为零,速度最大;④压缩至最低点,速度为规律类似于“球+竖置弹簧模型”方向竖直向上; ④D 点为最低点,速度为零,加速度a>g ,方向竖直向上。

零,加速度a>gsin θ,方向斜面向上。

【例1】如图,小球自a 点由静止自由下落,到b 点时与弹簧接触,到c 点时弹簧被压缩到最短,若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由c →b 的运动过程中,下列说法正确的是( )A .小球的机械能守恒B .小球的动能一直增加C .小球的加速度随时间减少D .小球动能的增加量小于弹簧弹性势能的减少量【答案】D【详解】A .在弹簧、小球和地球组成的系统中,重力势能、动能、弹性势能相互转化,机械能总量守恒,A 错误;B .小球由c →b 的运动过程中,小球先向上加速,当重力等于弹力时,加速度减小到零,速度达到最大,此后向上减速运动,则小球的动能先增大后减小,故B 错误;C .小球由c→b 的运动过程为先加速后减速,加速度先向上减小到零,后变为向下逐渐增大,故C 错误;D .小球由c →b 的运动过程,重力势能和动能增加,弹簧的弹性势能减小,由能量守恒定律可知pk k pG ΔΔΔE E E =+则有pk pG ΔΔE E >,pk k ΔΔE E >小球动能的增加量小于弹簧弹性势能的减少量,故D 正确;【例2】如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m,现将弹簧压缩到A 点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的摩擦力恒定,则()A.物体从A到O加速,从O到B减速B.物体从A到O速度越来越小,从O到B加速度不变C.物体从A到O间先加速后减速,从O到B一直减速运动D.物体运动到O点时所受合力为零【答案】C【详解】D.物体在运动过程中,一直受到摩擦力的作用,在O点时,弹簧弹力为零,但仍受摩擦力作用,合力不为零,D错误;ABC.物体从A到O过程中,存在某个位置弹簧弹力等于摩擦力。

高中物理受力分析(动态平衡问题)超精辟

高中物理受力分析(动态平衡问题)超精辟

做题技巧:高中物理受力分析(动态平衡问题一般有三种做法,一种是用矢量三角形也是本次专题所讲解的内容,另外两种分别是用相似三角形和动态圆,我们下次讲解)动态平衡(矢量三角形)的做法分为以下几步:1、找一个大小和方向都不改变的力(一般为重力)2、找另外一个力(方向不变,大小在改变)3、第三个力,可以看这个力是怎样转动的,或者看这个力与水平方向上或者竖直方向上的夹角怎么改变。

因为是受到三个力,三个力平移到一个三角形里面满足首尾相连的矢量三角形,故边长边长则力变大,否则反之。

三、单选题(共15小题)1.如图所示,保持θ不变,将B点向上移,则BO绳的拉力将:A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小例如:1、保持重力的大小方向不变,画出F1(OC方向上的力)2、保持角度θ不变,即AO方向上的力的方向不变3、B点上移,即BO与竖直方向上夹角变小接下来只需要构建矢量三角形即可,得出边长的变化关系进而得出力的变化关系2.如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上的等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后()A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小3.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示.用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=60°,则F的最小值为()A. B.mgC.D.4.如图所示,轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙的水平直杆MN上.现用水平力F拉着绳子上的一点O,使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A始终保持在原位置不动.则在这一过程中,环对杆的摩擦力F f和环对杆的压力F N的变化情况是()A.F f不变,F N不变B.F f增大,F N不变C.F f增大,F N减小D.F f不变,F N减小5.如图所示,一小球用轻绳悬于O点,用力F拉住小球,使悬线保持偏离竖直方向60°角,且小球始终处于平衡状态.为了使F有最小值,F与竖直方向的夹角θ应该是()A. 90°B. 45°C. 30°D. 0°6.如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,则球对挡板的压力是()A.mg cosαB.mg tanαC.D.mg7.一个挡板固定于光滑水平地面上,截面为圆的柱状物体甲放在水平面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与地面接触而处于静止状态,如图所示.现在对甲施加一个水平向左的力F,使甲沿地面极其缓慢地移动,直至甲与挡板接触为止.设乙对挡板的压力F1,甲对地面的压力为F2,在此过程中()A.F1缓慢增大,F2缓慢增大B.F1缓慢增大,F2不变C.F1缓慢减小,F2不变D.F1缓慢减小,F2缓慢增大8.如图所示,一定质量的物体通过轻绳悬挂,结点为O.人沿水平方向拉着OB绳,物体和人均处于静止状态.若人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,下列说法正确的是()A.OA绳中的拉力先减小后增大B.OB绳中的拉力不变C.人对地面的压力逐渐减小D.地面给人的摩擦力逐渐增大9.如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点.现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力F N以及绳对小球的拉力F T的变化情况是()A.F N保持不变,F T不断增大B.F N不断增大,F T不断减小C.F N保持不变,F T先增大后减小D.F N不断增大,F T先减小后增大10.如图所示,轻绳的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个轻质圆环上,圆环套在粗糙水平杆MN上.现用水平力F拉绳上一点,使物体处于图中实线位置,然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置,圆环仍在原来的位置不动.在这一过程中,水平拉力F、环与杆的摩擦力F f和环对杆的压力F N的变化情况是()A.F逐渐增大,F f保持不变,F N逐渐增大B.F逐渐增大,F f逐渐增大,F N保持不变C.F逐渐减小,F f逐渐增大,F N逐渐减小D.F逐渐减小,F f逐渐减小,F N保持不变11.如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是()A.F1先增大后减小,F2一直减小B.F1先减小后增大,F2一直减小C.F1和F2都一直减小D.F1和F2都一直增大12.如图所示,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端,用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中(该过程小球未脱离球面),木板对小球的推力F1、半球面对小球的支持力F2的变化情况正确的是()A.F1增大,F2减小B.F1增大,F2增大C.F1减小,F2减小D.F1减小,F2增大13.如图所示,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为F N1,球对木板的压力大小为F N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过程中() A.F N1始终减小,F N2始终增大B.F N1始终减小,F N2始终减小C.F N1先增大后减小,F N2始终减小D.F N1先增大后减小,F N2先减小后增大14.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN.在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态.如图所示是这个装置的纵截面图.若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是()A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力逐渐增大15.如图所示,用OA、OB两根轻绳将物体悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平.现保持O点位置不变,改变OB 绳长使绳端由B点缓慢上移至B′点,此时绳OB′与绳OA之间的夹角θ<90°.设此过程中绳OA、OB的拉力分别为FOA、FOB,下列说法正确的是()A.FOA逐渐增大B.FOA逐渐减小C.FOB逐渐增大D.FOB逐渐减小答案解析1.【答案】C【解析】结点O在三个力作用下平衡,受力如图甲所示,根据平衡条件可知,这三个力必构成一个闭合的三角形,如图乙所示,由题意知,OC绳的拉力F3大小和方向都不变,OA绳的拉力F1方向不变,只有OB绳的拉力F2大小和方向都在变化,变化情况如图丙所示,则只有当OA⊥OB时,OB绳的拉力F2最小,故C选项正确.2.【答案】A【解析】木板静止,所受合力为零,所以F1不变,将两轻绳各减去一小段,木板再次静止,两绳之间的夹角变大,木板重力沿绳方向的分力变大,故F2变大,正确选项A.3.【答案】B【解析】以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出F在三个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:F与F T的合力与重力总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值根据平衡条件得:F=2mg sin 60°=mg;故选B.4.【答案】B【解析】以结点O为研究对象进行受力分析如图(a).由题可知,O点处于动态平衡,则可作出三力的平衡关系图如图(a).由图可知水平拉力增大.以环,绳和小球构成的整体作为研究对象,作受力分析图如图(b).由整个系统平衡可知:F N=(mA+mB)g;F f=F.即F f增大,F N不变,故B正确.5.【答案】C【解析】如图所示,小球受三个力而处于平衡状态,重力mg的大小和方向都不变,绳子拉力F T方向不变,因为绳子拉力F T和外力F 的合力等于重力,通过作图法知,当F的方向与绳子方向垂直时,由于垂线段最短,所以F最小,则由几何知识得θ=30°.故C正确,A、B、D错误.6.【答案】B【解析】法一(正交分解法):对小球受力分析如图甲所示,小球静止,处于平衡状态,沿水平和竖直方向建立坐标系,将F N2正交分解,列平衡方程为F N1=F N2sinα,mg=F N2cosα可得:球对挡板的压力F N1′=F N1=mg tanα,所以B正确.法二(力的合成法):如图乙所示,小球处于平衡状态,合力为零.F N1与F N2的合力一定与mg平衡,即等大反向.解三角形可得:F N1=mg tanα,所以,球对挡板的压力F N1′=F N1=mg tanα.所以B正确.法三(三角形法则):如图所示,小球处于平衡状态,合力为零,所受三个力经平移首尾顺次相接,一定能构成封闭三角形.由三角形解得:F N1=mg tanα,故挡板受压力F N1′=FN1=mg tanα.所以B正确.7.【答案】C【解析】先以小球为研究对象,分析受力情况,当柱状物体向左移动时,F N2与竖直方向的夹角减小,由图甲看出,柱状物体对球的弹力F N2与挡板对球的弹力F N1均减小.则由牛顿第三定律得知,球对挡板的弹力F1减小.再对整体受力分析如图乙所示,由平衡条件得知,F=F N1,推力F变小.地面对整体的支持力F N=G总,保持不变.则甲对地面的压力不变.故C正确.A、B、D错误.8.【答案】D【解析】将重物的重力进行分解,当人的拉力方向不变,缓慢向左移动一小段距离,则OA与竖直方向夹角变大,OA的拉力由图中1位置变到2位置,可见OA绳子拉力变大,OB绳拉力逐渐变大;OA拉力变大,则绳拉力水平方向分力变大,根据平衡条件知地面给人的摩擦力逐渐增大;人对地面的压力始终等于人的重力,保持不变.9.【答案】D【解析】对小球受力分析如图(重力mg、支持力F N,绳的拉力F T)画出一簇平行四边形如图所示,当F T方向与斜面平行时,F T最小,所以F T先减小后增大,F N一直增大,只有选项D正确.10.【答案】D【解析】物体在3个力的作用下处于平衡状态,根据矢量三角形法,画出力的矢量三角形,如图所示.其中,重力的大小和方向不变,力F的方向不变,绳子的拉力F T与竖直方向的夹角θ减小,由图可以看出,F随之减小,F f 也随之减小,D正确.11.【答案】B【解析】小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在移动过程中,此三力(重力G、斜面的支持力F N、挡板的弹力F)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球弹力先减小后增大,再由牛顿第三定律知B对.12.【答案】B【解析】作出球在某位置时的受力分析图,如图所示,在小球运动的过程中,F1的方向不变,F2与竖直方向的夹角逐渐变大,画力的动态平行四边形,由图可知F1、F2均增大,选项B正确.13.【答案】B【解析】对小球受力分析,如图所示,根据物体在三个共点力作用下的平衡条件,可将三个力构建成矢量三角形,随着木板顺时针缓慢转到水平位置,球对木板的压力F N2逐渐减小,墙面对球的压力F N1逐渐减小,故B对.14.【答案】B【解析】对圆柱体Q受力分析如图所示,P对Q的弹力为F,MN对Q的弹力为F N,挡板MN向右运动时,F和竖直方向的夹角逐渐增大,如图所示,而圆柱体所受重力大小不变,所以F和F N的合力大小不变,故D选项错误;由图可知,F和F N都在不断增大,故A、C两项都错;对P、Q整体受力分析知,地面对P的摩擦力大小就等于F N,所以地面对P的摩擦力也逐渐增大.故选B.15.【答案】B【解析】以O点为研究对象,进行受力分析,其中OA绳拉力方向不变,OA绳、OB绳拉力的合力方向竖直向上,大小等于物体的重力,始终不变,根据力的矢量三角形定则可知,FOA逐渐减小,FOB先减小后增大,如图所示,选项B正确,A、C、D错误.。

动力学问题解析方法总结

动力学问题解析方法总结

动力学问题解析方法总结动力学是研究物体在力的作用下随时间变化的规律的学科,广泛应用于物理学、工程学、生物学等领域。

在解决动力学问题时,我们需要运用一系列的方法和技巧来分析和求解。

本文将针对动力学问题解析方法做一个总结,介绍常用的方法和技巧,以及其适用范围和应用实例。

一、拉格朗日方程拉格朗日方程是解析力学中的重要方法,适用于描述质点、刚体和多体系统的运动。

通过将系统的动能和势能表示为广义坐标的函数,在广义坐标下建立拉格朗日函数,然后通过对拉格朗日函数进行变分,得到系统的拉格朗日方程。

拉格朗日方程能够简化复杂的多自由度系统的动力学问题,使得求解更加便捷。

例如,一个常见的应用是求解一个弹簧振子的运动方程。

通过将系统的动能和势能表示为弹簧伸长量的函数,建立拉格朗日函数,然后利用拉格朗日方程求解出振子的运动方程。

这个方法可以推广到更复杂的系统,如双摆、陀螺等。

二、哈密顿方程哈密顿方程是解析力学中与拉格朗日方程相对应的一种方法。

通过将拉格朗日函数转换成哈密顿函数,建立哈密顿方程,可以得到对应于拉格朗日方程的广义动量和广义坐标的演化方程。

哈密顿方程在一些特定问题的求解中更为有效,特别是在涉及到正则变换和守恒量的问题中。

例如,对于一个自由粒子在势场中运动的问题,通过将拉格朗日函数转换成哈密顿函数,然后利用哈密顿方程求解出粒子的运动方程。

这个方法具有一定的普适性,适用于多体系统的动力学问题求解。

三、牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学中最基本的定律之一,描述了质点受力后的运动规律。

根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用于物体的合力成正比,与物体的质量成反比。

通过建立物体的运动方程,可以求解物体在给定力下的运动轨迹和运动状态。

例如,对于一个斜抛运动的问题,我们可以根据牛顿第二定律建立物体在水平和竖直方向上的运动方程,然后通过求解这个方程组,得到物体的运动轨迹和飞行时间等信息。

牛顿第二定律适用于描述质点的运动,是解决实际问题常用的方法。

动力学问题解析与解题技巧

动力学问题解析与解题技巧

动力学问题解析与解题技巧动力学是物理学中的一个重要分支,研究物体运动的原因和规律。

在学习和解决动力学问题时,我们需要运用一定的解析与解题技巧,以便更好地理解问题和找到正确的解决方法。

本文将介绍一些常用的技巧和方法,帮助读者更好地应对动力学问题。

一、问题分析在解决动力学问题之前,首先需要仔细分析问题。

对于给定的问题,我们应该明确所求的量和已知的条件,理解物体的受力情况和运动规律。

准确的问题分析是解决动力学问题的关键,它有助于我们更好地选择适当的解题方法。

二、自由体图自由体图是解决动力学问题时常用的图形工具,在问题分析的基础上,我们可以画出物体受力的示意图。

通过绘制自由体图,我们可以清晰地了解物体所受的力以及它们的作用方向和大小。

自由体图有助于我们更好地理解问题,并为后续的计算和解决提供便利。

三、牛顿运动定律牛顿运动定律是解决动力学问题的基础,也是最常用的解题方法之一。

根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比,与物体的质量成反比。

利用这一定律,我们可以计算物体的加速度、力的大小等信息,从而解决动力学问题。

四、平衡问题平衡问题是动力学问题中的一类特殊情况,它通常描述物体受到的合外力为零的情况。

在解决平衡问题时,我们可以利用牛顿运动定律,并结合受力分析和几何条件来求解未知量。

平衡问题常见于静力学和刚体力学中,需要灵活运用相关定律和原理。

五、碰撞问题碰撞问题是动力学问题中的另一类重要情况,描述物体间相互作用的过程。

在解决碰撞问题时,我们需要考虑物体的质量、速度、动量守恒等因素。

通过分析碰撞前后物体的状态和能量转化,我们可以解决碰撞问题,求解物体间的相对速度、系数等信息。

六、运动规律在解决动力学问题时,我们需要了解和运用物体的运动规律。

不同类型的运动问题可能涉及到匀速直线运动、曲线运动、周期运动等不同的运动规律。

掌握和灵活运用这些规律,可以帮助我们更快、更准确地解答问题。

七、样例分析对于动力学问题,通过样例分析可以更好地理解和运用解题技巧。

高中物理中的动力学问题解析

高中物理中的动力学问题解析

高中物理中的动力学问题解析动力学是物理学中研究物体运动规律的一个重要分支。

它包括牛顿三定律、力的计算、摩擦力、质点的直线运动和曲线运动等内容。

在高中物理课程中,学习动力学问题的解析是提高学生物理学习能力的重要一环。

本文将从牛顿三定律、力的计算、摩擦力、质点的直线运动和曲线运动五个方面来解析高中物理中的动力学问题。

一、牛顿三定律牛顿三定律是动力学研究的基础,也是理解物体运动规律的核心。

第一定律提出了当物体受力平衡时将保持静止或匀速直线运动的原理;第二定律给出了物体受到的力与物体运动状态的关系,即力等于质量乘以加速度;第三定律则阐述了作用力与反作用力相等、方向相反的法则。

在解析动力学问题时,我们可以根据牛顿三定律来确定力的大小和方向,从而求解物体的运动状态和相互作用。

二、力的计算在动力学问题中,力的计算是十分重要的一环。

力的单位是牛顿(N),力的大小可以通过受力物体的质量和加速度来计算。

根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度,即F = ma。

其中,F表示力的大小,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。

通过这个公式,我们可以计算力的大小,从而解析物体的运动情况。

三、摩擦力摩擦力是指两个物体之间由于接触而产生的一种力。

在动力学问题中,摩擦力是不能忽略的。

摩擦力可分为静摩擦力和动摩擦力两种,静摩擦力指的是物体处于静止状态时所受到的摩擦力,而动摩擦力指的是物体处于运动状态时所受到的摩擦力。

在解析动力学问题时,我们需要根据物体的质量、接触面的摩擦系数以及其他相应的条件来计算摩擦力的大小,并结合其他力的计算来求解物体的运动状态。

四、质点的直线运动质点的直线运动是动力学问题中常见的一种情况。

在解析质点的直线运动问题时,我们需要根据物体所受到的力的大小和方向来计算物体的加速度,并进而求解物体的运动情况。

在计算过程中,我们可以利用物体的运动方程(s = vt + 0.5at²)来研究物体的位移和速度与时间之间的关系,从而解析质点的直线运动问题。

动力学问题的解法

动力学问题的解法

动力学问题的解法动力学是物理学中研究物体运动的学科,解决动力学问题是物理学研究中的重要部分。

本文将介绍几种常见的动力学问题的解法,并探讨它们的应用。

一、牛顿定律解法牛顿第二定律是动力学中最基本的定律,它描述了物体的加速度与作用力之间的关系:F = ma,其中F为作用力,m为物体的质量,a为物体的加速度。

根据这一定律,我们可以解决很多力学问题。

以一个简单的示例来说明牛顿定律的应用:假设有一个质量为2kg 的物体,受到一个恒定的作用力10N,我们需要求解物体的加速度。

根据牛顿定律,我们可以得到 a = F/m = 10N/2kg = 5m/s^2。

因此,物体的加速度为5m/s^2。

二、动力学方程解法动力学方程是描述物体运动的微分方程,通过求解动力学方程,我们可以得到物体的运动规律。

以简谐振动问题为例,我们可以利用动力学方程解析该问题。

简谐振动的动力学方程是:m*d^2x/dt^2 + kx = 0,其中m为质量,x为位移,t为时间,k为弹性系数。

为了解决该方程,我们假设解为x = A*sin(ωt + φ),A为振幅,ω为角频率,φ为初相位。

将该解代入动力学方程,可以得到:m*(-ω^2)*A*sin(ωt + φ) + k*A*sin(ωt + φ) = 0。

化简得到:-m*ω^2 + k = 0。

解得:ω = √(k/m)。

因此,物体的角频率只与质量和弹性系数有关。

三、能量方法解法能量方法是解决动力学问题的另一种有效方法。

它基于能量守恒定律,通过分析物体的势能和动能的变化来解决问题。

考虑一个自由下落的物体,我们可以分析物体在不同高度的势能和动能变化,从而得到具体的运动特性。

假设物体在高度h处的势能为mgh,动能为0。

在高度为0的位置,势能为0,动能为mv^2/2,其中v为物体的速度。

由能量守恒定律,物体的总机械能(势能+动能)保持不变。

因此,在自由下落过程中,物体的速度会不断增加,而势能会不断减小。

高中物理动态问题分类解析

高中物理动态问题分类解析
做加速度减小的变加速运动,当 时速度到达最大,因此 到达 时应有: ------〔4〕 解得
总结:〔1〕电磁感应中的动态分析,是处理电磁感应问题的关键,要学会从动态分析的过程中来选择是从动力学方面,还是从能量、动量方面来解决问题。〔2〕在分析运动导体的受力时,常画出平面示意图和物体受力图。
6、理想变压器中的动态问题
理想变压器中各物理量的制约关系为:
电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,输出电压 由输入电压 决定,即 ,可简述为“原制约副〞。
电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,且输入电压 确定时,原线圈中的电流 由副线圈中的输出电流 决定,即 ,可简述为“副制约原〞。
负载制约: 变压器副线圈中的功率 由用户负载决定, 变压器副线圈中的电流 由用户负载及电压 决定,即 ; 总功率
恒定功率的加速。由公式 和 知〔其中 为阻力〕,由于 恒定,随着 的增大, 必将减小, 也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到 ,这时 到达最大值 。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。因为 为变力,这种加速过程发电机做的功只能用 计算,不能用 计算。
恒定牵引力的加速。由公式 和 知,由于 恒定,所以 恒定,汽车做匀加速运动,而随着 的增大, 也将不断增大,直到P到达额定功率 ,功率不能再增大了。这时匀加速运动完毕,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。因为功率P是变化的,这种加速过程发电机做的功只能 用计算,不能 用计算。
动态问题分析的思路程序可表示为:
例6.图9为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头, 为加在原线圈两端的电压, 为原线圈中的电流强度,那么保持 及P的位置不变,S由a合到b时, 将增大。保持 及P的位置不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小。保持 不变,S合在a处,使P上滑, 将增大。保持P的位置不变,S合在a处,假设 增大, 将增大。

物理中动力学题解题技巧与重要知识点

物理中动力学题解题技巧与重要知识点

物理中动力学题解题技巧与重要知识点动力学是物理学中研究物体运动与力学关系的一个重要分支。

在解题过程中,了解一些动力学的重要知识点以及运用一些解题技巧,能够帮助我们更好地理解和解决动力学问题。

本文将介绍一些物理中动力学题解题技巧和重要知识点。

1. 速度、加速度和位移之间的关系在解决动力学问题时,我们经常需要处理速度、加速度和位移之间的关系。

根据物理学的基本定义,位移是速度关于时间的积分,而速度是加速度关于时间的积分。

因此,我们可以使用微积分的方法来求解速度、加速度和位移之间的关系。

例如,当我们需要求解物体在某一时刻的速度时,可以将加速度关于时间的积分,得到速度与时间的关系式。

同样地,我们可以将速度关于时间的积分,得到位移与时间的关系式。

这些关系式可以帮助我们更好地理解和计算物体在运动过程中的状态和运动轨迹。

2. 牛顿第二定律牛顿第二定律是解决动力学问题中最重要的定律之一。

该定律表述了力与物体加速度之间的关系,即力等于物体的质量乘以加速度。

F = m * a其中,F代表力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。

这个定律在解决动力学问题时经常被使用,可以帮助我们计算物体受力的大小以及物体的加速度。

在使用牛顿第二定律时,需要注意力的方向和物体的运动方向。

如果力和加速度的方向相同,则物体将加速运动;如果力和加速度的方向相反,则物体将减速运动。

3. 弹力和重力在动力学问题中,弹力和重力是两个常见的力。

弹力是指物体受到弹簧或者其他弹性物体拉伸或压缩产生的力,它的大小与伸长或压缩的程度成正比。

重力是指地球或其他天体对物体产生的引力,它的大小与物体的质量成正比。

在解决与弹力和重力有关的问题时,我们需要根据具体情况确定力的大小和方向,并将其代入牛顿第二定律进行求解。

例如,当我们需要计算物体在弹簧上的加速度时,可以将弹簧的弹力和重力代入牛顿第二定律进行计算。

4. 动量守恒定律动量守恒定律是解决动力学问题中另一个重要的定律。

动力学问题的解题技巧

动力学问题的解题技巧

动力学问题的解题技巧动力学是物理学中研究物体运动的一门学科。

在解决动力学问题时,我们需要运用一些技巧和方法来求解。

本文将介绍一些常见的动力学问题解题技巧,帮助读者更好地理解和解决这类问题。

一、定轨问题的解题技巧定轨问题是研究物体在力场中运动时的问题,如行星绕太阳、卫星绕地球等。

在解决定轨问题时,我们可以采用以下几个技巧:1. 能量守恒定律:能量是物体运动中的一个重要物理量,定轨问题中能量守恒定律常常被应用。

通过确定系统的初始和末状态的能量以及能量转换的方式,可以求解物体的运动轨迹。

2. 动量守恒定律:动量也是物体运动的一个重要物理量,定轨问题中的动量守恒定律也经常被利用。

通过确定系统的初始和末状态的动量以及作用力的方向和大小,可以计算物体的轨道参数。

3. 开普勒定律:开普勒定律是描述天体运动的基本定律,适用于太阳系行星的运动。

根据开普勒定律的公式,可以计算行星的运动轨道、周期等参数。

二、加速度问题的解题技巧加速度问题是研究物体在外力作用下加速运动的问题,如自由落体、匀加速直线运动等。

在解决加速度问题时,我们可以采用以下几个技巧:1. 牛顿第二定律:牛顿第二定律是描述物体加速运动的基本定律。

根据牛顿第二定律公式 F=ma,可以求解物体的加速度、速度和位移等参数。

2. 分解力的方法:有些加速度问题中,物体受到多个力的作用。

我们可以通过将合力分解为多个分力,进而求解物体的运动参数。

3. 速度-时间图和位移-时间图:对于匀加速直线运动,绘制速度-时间图和位移-时间图可以帮助我们更好地理解和解决问题。

三、角动量问题的解题技巧角动量问题是研究物体旋转运动的问题,如陀螺的运动、旋转体的动力学等。

在解决角动量问题时,我们可以采用以下几个技巧:1. 守恒定律:角动量也是物体运动的一个重要物理量,守恒定律经常被用于解决角动量问题。

通过确定系统的初始和末状态的角动量以及力矩的方向和大小,可以计算物体的旋转角度、角速度等参数。

动力学动态问题的基本类型

动力学动态问题的基本类型

动力学动态问题的基本类型与分析技巧
湖北省恩施高中陈恩谱
1、动力学动态问题的产生原因
2、动力学动态问题的基本思路
①分析初态受力、加速度,并列初态动力学方程;
②列动力学方程(含位移或速度)并讨论,注意加速度为零(速度最大)、速度为零或弹力消失等转折点。

v 图象定性分析
3、动力学动态问题的两大类型:用t
①受力与位移相关:弹簧(橡皮条)、库仑力(非匀强电场力)作用下物体的运动;
②受力与速度相关——收尾速度模型:空气阻力、粘滞阻力、洛伦兹力相关滑动摩擦力、感应电路安培力、恒定功率牵引力。

高中物理动态问题分类解析-推荐下载

高中物理动态问题分类解析-推荐下载


因为 F 为变力,这种加速过程发电机做的功只能用W Pt 计算,不能用W Fs 计算。 ⑵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
F1
G
F2
B. N1 始终减小, N 2 始终减小
图2
D. N1 先增大后减小, N 2 先减小后增大
OT F
A
G
B
图3
T/
例 2.如图 3 所示,整个装置静止时,绳与竖直方向的夹角为 300。AB 连线与 OB 垂直。若 使带电小球 A 的电荷量加倍,带电小球 B 重新稳定时绳的拉力为多大? 解析:小球 A 电荷量加倍后,球 B 仍受重力 G、绳的拉力 T、库仑力 F,但 3 个力的方向已 不再具有特殊的几何关系。若用正交分解法,设角度,列关系式,很难得到结果。此时应 改变思路,并比较两个平衡状态之间有无必然联系。于是变正交分解为力的合成,注意观
增大了。这时匀加速运动结束,其最大速度为
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。因为功率
P 是变化的,这种加速过程发电机做的功只能W Fs 用计算,不能W Pt 用计算。 例 3.质量为 2 t 的农用汽车,发动机额定功率为 30 kw ,汽车在水平路面行驶时能达到的
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对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电通,力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置,机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2,荷试而下卷且高总可中体保资配障料置各试时类卷,管调需路控要习试在题验最到;大位对限。设度在备内管进来路行确敷调保设整机过使组程其高1在中正资,常料要工试加况卷强下安看与全22过,22度并22工且22作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资;中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整,高核或中对者资定对料值某试,些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位,卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置,地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中,案资要,料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气,设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术,技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式;资,对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资,件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调,并试合且技理进术利行,用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活:。。在对对分于于线调差盒试动处过保,程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试,题技应,术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进,变行需压隔要器开在组处事在理前发;掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时,、,强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试,卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用,关高要技中进术资行资料检料试查,卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

高中物理动力学题解题技巧

高中物理动力学题解题技巧

高中物理动力学题解题技巧动力学是物理学中非常重要的一个分支,涉及到物体的运动、力的作用和运动规律等内容。

在高中物理考试中,动力学题目常常出现,对于学生来说,掌握解题技巧是非常关键的。

本文将介绍一些高中物理动力学题解题技巧,帮助学生更好地应对考试。

一、平抛运动题平抛运动是指物体在水平方向上以一定初速度抛出后,在竖直方向上受重力作用下运动的情况。

在解平抛运动题时,首先要明确题目给出的已知量,如初速度、角度、时间等。

然后,根据平抛运动的基本公式,结合已知量和所求量之间的关系,进行计算。

例如,题目给出一个物体以初速度v0沿着水平方向抛出,抛出的角度为θ,求物体在空中的飞行时间t。

解题时,可以将物体在水平方向上的速度分解为水平分速度和竖直分速度,利用竖直方向上的运动公式,求得物体到达最高点的时间。

然后,利用水平方向上的运动公式,求得物体在空中的飞行时间。

二、匀加速直线运动题匀加速直线运动是指物体在直线上以一定初速度开始运动,速度随时间均匀增加或减小的情况。

在解匀加速直线运动题时,首先要明确题目给出的已知量,如初速度、加速度、时间等。

然后,根据匀加速直线运动的基本公式,结合已知量和所求量之间的关系,进行计算。

例如,题目给出一个物体以初速度v0开始做匀加速直线运动,加速度为a,求物体在时间t内所经过的位移s。

解题时,可以利用位移公式s=v0t+1/2at²,将已知量代入公式,求得所求量。

三、受力分析题受力分析题是指给定物体所受的各个力,要求求解物体的加速度、速度或位移等问题。

在解受力分析题时,首先要明确题目给出的已知量,如物体所受的各个力、物体的质量等。

然后,根据牛顿第二定律F=ma,结合已知量和所求量之间的关系,进行计算。

例如,题目给出一个质量为m的物体所受的力F1和F2,求物体的加速度a。

解题时,可以将物体所受的力分解为水平方向和竖直方向上的分力,然后利用牛顿第二定律在水平方向和竖直方向上分别进行受力分析,求得所求量。

高二物理课程教案力学中的动力学问题与解题方法

高二物理课程教案力学中的动力学问题与解题方法

高二物理课程教案力学中的动力学问题与解题方法高二物理课程教案:力学中的动力学问题与解题方法引言:在高二物理课程中,力学是一个重要的模块,其中的动力学问题是不可避免的。

本教案将详细介绍力学中的动力学问题,并提供解题方法,帮助学生更好地掌握和应用动力学知识。

一、动力学问题的基本概念动力学是研究物体运动的学科,主要揭示物体运动的原因和规律。

在力学中,动力学问题涉及到力的作用、质量、加速度等概念。

1. 力的作用:力是物体之间相互作用的结果,可以改变物体的运动状态。

力的大小用牛顿(N)作为单位,方向用箭头表示。

2. 质量:质量是物体所具有的惯性特征,是描述物体惯性大小的物理量。

质量的单位是千克(kg)。

3. 加速度:加速度是物体单位时间内速度改变的量,是描述物体运动快慢的物理量。

加速度的单位是米每秒平方(m/s²)。

二、动力学问题的解题方法解决动力学问题的关键是把握力的作用、质量和加速度之间的关系,并应用相应的物理公式和数学方法进行计算。

1. 根据力的作用和质量计算加速度:根据牛顿第二定律(F=ma),当力和质量已知时,可以通过计算获得物体的加速度。

例如,一个力为10N的物体质量为2kg,其加速度为多少?解:根据牛顿第二定律可知,a=F/m=10N/2kg=5m/s²。

2. 根据加速度和时间计算位移:当加速度和时间已知时,可以通过位移公式(s=ut+1/2at²)计算物体的位移。

其中,u是初始速度,t是时间。

例如,一个物体的加速度为2m/s²,经过3秒后的位移为多少?解:根据位移公式可知,s=1/2at²=1/2×2m/s²×(3s)²=9m。

3. 根据速度和时间计算位移:当初速度、时间和加速度已知时,可以通过位移公式(s=vt+1/2at²)计算物体的位移。

例如,一个物体的初速度为5m/s,加速度为3m/s²,经过2秒后的位移为多少?解:根据位移公式可知,s=vt+1/2at²=5m/s×(2s)+1/2×3m/s²×(2s)²=19m。

高中物理中的动力学问题及其解法

高中物理中的动力学问题及其解法

高中物理中的动力学问题及其解法动力学是物理学中研究物体运动的学科,它涉及到物体的运动、力的作用以及运动的原因和规律等内容。

在高中物理课程中,动力学是一个重要的部分,学习动力学问题及其解法对于理解物体运动的规律和解决实际问题具有重要意义。

本文将针对高中物理中的动力学问题及其解法进行探讨。

一、力的概念与力的作用在动力学中,力是引起物体运动状态变化的原因。

力的概念是学习动力学问题的基础,它可以通过实验和观察来获得。

力的作用是指力对物体的影响,力可以使物体改变速度、改变形状或改变方向等。

在解决动力学问题时,我们需要了解不同类型的力及其作用。

常见的力包括重力、弹力、摩擦力等。

重力是指地球对物体的吸引力,它的大小与物体的质量有关。

弹力是指弹簧或弹性物体对物体的作用力,它的大小与物体的形变有关。

摩擦力是指物体之间相对运动时产生的阻碍力,它的大小与物体之间的接触面积和摩擦系数有关。

二、牛顿运动定律及其应用牛顿运动定律是动力学中的重要定律,它描述了物体运动的规律。

根据牛顿运动定律,物体的运动状态会受到力的作用而发生变化。

牛顿第一定律也被称为惯性定律,它指出物体会保持静止或匀速直线运动,除非有外力作用。

牛顿第二定律表示物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。

牛顿第三定律指出任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。

在解决动力学问题时,我们可以根据牛顿运动定律来分析物体的运动。

首先,我们需要确定物体受到的所有力及其作用方向。

然后,根据牛顿第二定律,我们可以计算物体的加速度。

最后,我们可以根据物体的加速度和其他已知条件来计算物体的运动轨迹、速度或时间等。

三、动力学问题的解法在解决动力学问题时,我们可以采用多种方法来求解。

下面将介绍几种常见的解题方法。

1. 分解力法:当一个物体受到多个力的作用时,我们可以将这些力分解为不同方向上的分力,然后分别计算每个分力对物体的影响。

通过将力分解为垂直方向和平行方向的分力,我们可以更容易地计算物体的加速度和运动轨迹。

动力学题解题技巧

动力学题解题技巧

动力学题解题技巧动力学题是物理学中常见的一类题型,“动力学”指的是研究物体运动的规律和原因。

在解答动力学题时,我们需要根据题目提供的条件和要求,运用合适的公式和方法来求解。

本文将介绍一些常用的动力学题解题技巧,帮助读者更好地应对这类问题。

1. 划定系统边界在解答动力学问题时,首先要明确问题的范围和所涉及的物体。

通过划定系统边界,我们可以将需要分析的物体与外界区分开来,便于我们在计算时考虑到外力和内力之间的相互作用。

例如,当我们解答关于炮弹抛射问题时,可以将炮弹及其发射装置作为我们的系统,而空气阻力可以视为外力的一部分。

2. 将动力学问题转化为力学问题动力学问题多涉及物体的加速度、速度和位移等概念,而力学问题则更加关注物体之间的相互作用力。

在解答动力学问题时,我们可以将其转化为力学问题,通过分解和分析物体之间的相互作用力来求解。

例如,对于一个垂直下落的物体,我们可以将其转化为力学问题,将物体受到的重力和空气阻力进行分析,并运用牛顿第二定律来计算物体的加速度和速度。

3. 运用合适的公式和方程在解答动力学问题时,掌握常用的公式和方程是非常重要的。

例如,牛顿第二定律F=ma,可以用于计算物体的加速度;位移公式s=vt+1/2at^2,可以用于计算物体的位移等。

在选择公式和方程时,我们要根据题目中提供的信息,选择适用的公式进行计算。

同时,要注意单位的一致性和量纲的匹配,以确保计算结果的准确性。

4. 考虑限制条件和特殊情况在解答动力学问题时,我们要注意考虑限制条件和特殊情况对问题的影响。

限制条件如摩擦力、绳的拉力等,都会对物体的运动产生一定的影响,需在计算时予以考虑。

特殊情况如物体的运动轨迹变化、运动过程中的能量转化等,都需要我们观察并分析,运用相应的原理和定律来解释。

5. 多练习和思考解答动力学问题需要一定的经验和思考。

通过多做习题和实践,我们可以熟悉不同类型的动力学问题和解题思路,提高解题的效率和准确性。

高中物理【电磁感应中的动力学、能量、动量问题】

高中物理【电磁感应中的动力学、能量、动量问题】

电磁感应中的动力学、能量、动量问题考点一电磁感应中的动力学问题1.“四步法”分析电磁感应动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路如下:2.电磁感应中的动态分析在此类问题中,不论加速运动还是减速运动,加速度总是逐渐减小,最后达到匀速运动.具体思路如下:例1、如图所示,两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=30°,两导轨之间的距离为L=1 m,两导轨M、P之间接入电阻R=0.2 Ω,导轨电阻不计,在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ,磁感应强度B0=1T,磁场的宽度x1=1 m;在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ,磁感应强度B1=0.5 T.一个质量为m=1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上,与导轨接触良好,金属棒的电阻r =0.2 Ω,若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放,则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动.金属棒进入磁场Ⅱ后,经过ef时又达到稳定状态,cd与ef之间的距离x2=8 m.求(g取10 m/s2)(1)金属棒在磁场I中运动的速度大小(2)金属棒滑过cd位置是的加速度大小(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小练习1.如图甲所示,电阻不计且间距L=1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端接一阻值R=2 Ω的电阻,虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场,现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平,已知杆ab进入磁场时的速度v0=1 m/s,下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示,g取10 m/s2,则( )A.匀强磁场的磁感应强度为1 TB.杆ab下落0.3 m时金属杆的速度为1 m/sC.杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 JD.杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C考点二电磁感应中的能量问题1.电磁感应中的能量转化2、求解焦耳热Q的三种方法例2如图所示,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的斜面上,导轨宽度为L,导轨下端接有电阻R,两导轨间存在一方向垂直于斜面向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场,轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上,另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为m0的小木块.第一次将金属棒从PQ位置由静止释放,发现金属棒沿导轨下滑,第二次去掉轻绳,让金属棒从PQ位置由静止释放.已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好,且在金属棒下滑至底端MN前,都已经达到了平衡状态.导轨和金属棒的电阻都忽略不计,已知mm0=4,mgRB2L2=gh(h为PQ位置与MN位置的高度差).求:(1)金属棒两次运动到MN时的速度大小之比;(2)金属棒两次运动到MN过程中,电阻R产生的热量之比.练习2、如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合线框abcd,其边长为l,质量为m,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ.虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场,磁场方向竖直向下.开始时金属线框的ab 边与磁场的d ′c ′边重合.现使金属线框以初速度v 0沿水平面滑入磁场区域,运动一段时间后停止,此时金属线框的dc 边与磁场区域的d ′c ′边距离为l .在这个过程中,金属线框产生的焦耳热为( )A. 12mv 20+μmglB. B.12mv 20-μmglC. 12mv 20+2μmglD. D.12mv 20-2μmgl考点三 电磁感应中的动量问题1.动量定理在电磁感应中的应用在电磁感应中用动量定理时,通常将下面两式结合应用:BLI ·Δt =Δmv q =I Δt =n ΔΦR2.动量守恒在电磁感应中的应用在“双棒切割”系统中,在只有安培力作用下,系统的合外力为零,通常应用动量守恒求解.例 3 如图所示,两根平行光滑的金属导轨MN 、PQ 放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L ,电阻不计,水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B .导体棒a 和b 的质量均为m ,电阻值分别为R a =R ,R b =2R .b 棒放置在水平导轨上且距弯曲轨道底部L 0处,a 棒在弯曲轨道上距水平面h 高度处由静止释放.运动过程中导体棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,重力加速度为g .求: (1)从a 棒开始下落到最终稳定的过程中,a 棒上产生的内能? (2)当a 、b 棒运动最终稳定时,通过a 棒的总电荷量?练习3、如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L ,导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m ,电阻皆为R ,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B .设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd 静止,棒ab 有指向棒cd 的初速度v 0,若两导体棒在运动中始终不接触,求: (1)在运动中产生的焦耳热Q 最多是多少?(2)当ab 棒的速度变为初速度的34时,cd 棒的加速度a 是多少?考点四、高考常考的“切割模型”——导体棒或导体框切割磁感线运动模型模型1——导体转动切割磁感线模型 模型2——“单棒+导轨”模型 模型3——“双棒+导轨”模型 模型4——“线框切割”模型例4、[2017·海南卷](多选)如图,空间中存在一匀强磁场区域,磁场方向与竖直面(纸面)垂直,磁场的上、下边界(虚线)均为水平面;纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd,其上、下两边均与磁场边界平行,边长小于磁场上、下边界的间距.若线框自由下落,从ab边进入磁场时开始,直至ab边到达磁场下边界为止,线框下落的速度大小可能( ) A.始终减小B.始终不变C.始终增加D.先减小后增加例5、(多选)足够长的光滑金属导轨ab、cd水平放置,质量为m、电阻为R的两根相同金属棒甲、乙与导轨垂直且接触良好,磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向里,如图所示,现用F作用于乙棒上,使它向右运动,用v、a、i和P 分别表示甲棒的速度、甲棒的加速度、甲棒中的电流和甲棒消耗的电功率,下列图象可能正确的是( )练习4、如图所示,两相互平行且足够长的光滑倾斜金属导轨,导轨与水平面间的夹角为37°,导轨宽度为1.0m,上端接一个电容器。

高中物理动态平衡问题的解法

高中物理动态平衡问题的解法

高中物理动态平衡问题的解法动态平衡问题是高中物理中比较难的一类问题,需要掌握一定的物理知识和解题方法才能解决。

本文将系统介绍高中物理动态平衡问题的解法,帮助学生们有效地提高解题能力。

一、什么是动态平衡问题?动态平衡问题是指通过受力分析,确定物体所受合力、合力的方向和大小,使物体保持运动状态的过程。

这种问题属于力学范畴,需要从受力分析和力的平衡角度进行解决。

二、动态平衡问题的解题思路1.绘制力的示意图在解动态平衡问题时,首先需要根据题目描述,绘制物体所受力的示意图。

示意图中需要标注每个力的名称、方向和大小,以便后续分析。

2.确定合力绘制完示意图后,就需要分析每个力对物体的影响,并计算它们所组成的合力。

合力的方向和大小可以根据几何图形、三角形定理等方法进行计算。

3.计算加速度物体所受合力的方向和大小可以决定物体运动的状态,通过加速度公式计算物体的加速度,得出它的运动状态。

加速度方向与合力方向相同,大小与合力大小成正比例关系。

4.应用牛顿第二定律最后一步是利用牛顿第二定律分析问题。

牛顿第二定律指出,物体所受合力是物体质量与加速度的乘积,根据题目所给的条件,可以解出物体的质量或加速度。

需要注意的是,在动态平衡问题中,物体的加速度通常为零,因此合力也为零。

三、动态平衡问题的解题技巧1.合理运用三角函数在解动态平衡问题时,有时需要用到三角函数解决问题,如正弦定理、余弦定理等。

因此,需要熟练掌握三角函数,并能灵活地应用于问题中。

2.合理选取坐标系选择合适的坐标系能大大简化问题的解决,尤其是涉及到向量或受力方向时更是如此。

正确的坐标系有助于简化问题,使问题更易分析和解决。

3.合理运用数学知识解决动态平衡问题并不仅仅需要物理知识,也需要一些数学知识。

例如,利用代数运算解方程、直线方程、一元二次方程等,都有益于解决问题。

以上就是高中物理动态平衡问题的解法和技巧,通过掌握这些知识和方法,可以有效地解决动态平衡问题,并提高解题能力。

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A.从N到Q的过程中,重力与库仑力的合力先增大后减小
B.从N到P的过程中,速率先增大后减小
C.从N到Q的过程中,电势能一直增加
D.从P到Q的过程中,动能减少量小于电势能增加量
D.物体从A到O的过程中,加速度逐渐减小
【例6】库仑力问题1——速度问题
两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图6所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则
A.N点的电场强度大小为零
B.A点的电场强度大小为零
C.NC间场强方向指向x轴正方向
A.a落地前,轻杆对b一直做正功
B.a落地时速度大小为
C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于g
D.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg
【例8】弹簧问题2——分离问题
如图所示,在轻质弹簧下吊一物体,静止后弹簧的伸长量为△L,现有一水平木板将物体托起,使弹簧恢复到自然长度L,并保持静止,然后,让木板由静止开始以加速度a(a<g)匀加速下降,直到物体与木板开始分离。这一过程经历的时间为多少?
D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功
【例7】约束问题1——弹簧问题
如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态.现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中
2、受力与位置有关的动态问题:弹簧、库仑力、曲线约束类问题等,这类问题中,弹簧弹力、电荷之间库仑力、重力电场力沿曲线切向分量、弹力进而影响到的摩擦力,与物体的位置有关,等等。
根据物体的运动轨迹曲直不同,又可将之分为直线运动动态问题和曲线运动动态问题,其中直线运动是曲线运动分析的基础,而曲线运动则需要结合运动的分解与合成来进一步分析。
(1)导体棒运动到B处时,电容C上的电量;
(2)t的大小;
(3)F2的大小。
【例4】洛伦兹力相关问题2——分离问题
如图所示,带正电的物块A放在不带电的小车B上,开始时都静止,处于垂直纸面向里的匀强磁场中。t=0时加一个水平恒力F向右拉小车B,t=t1时A相对于B开始滑动。已知地面是光滑的。AB间粗糙,A带电量保持不变,小车足够长。从t=0开始A、B的速度—时间图象,正确的是
(1)两球相距为h(h>h0)时,P板对B球的支持力为多大?
(2)若两球起始距离为3h0,则B在脱离绝缘板前的运动过程中,静电力和P板的支持力对B球做功的代数和为多少?
2、曲线运动中的动态问题
(1)受力与速度有关的问题
【例9】考虑空气阻力的平抛问题
无风的情况下,在离地面高为H处,将质量为m的球以速度v0水平抛出,球在空气中运动时所受的阻力大小f=kv,v是球的速度,k是已知的常数,阻力的方向与速度方向相反,并且球在着地前已经竖直向下做匀速运动。已知重力加速度为g,则下列说法中正确的是
【例1】机车恒定功率启动问题
一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中,可能正确的是
【例2】雨滴收尾速度问题
从地面上以初速度v0竖直上抛一质量为m的小球,若运动过程中受到的空气阻力f与其速率v成正比,比例系数为k.球运动的速率随时间变化的规律如图2 4所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地速率为v1,且落地前小球已经做匀速运动.下列说法正确的是()
A.上升过程比下降过程所用时间长
B.比例系数k=
C.小球抛出瞬间的加速度大小为 g
D.小球在下降过程中加速度逐渐减小到零并保持不变,其变化快慢也逐渐减小到零并保持不变
【练习1】洛伦兹力相关问题1——收尾问题
如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图像可能是图中的()
A.金属棒在导轨上做匀减速运动
B.整个过程中电阻R上产生的焦耳热为
C.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为
D.整个过程中金属棒克服安培力做功为
【练习3】导体棒磁场中运动问题3——加速度问题(微元法)
如图所示,水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2,其间距d=0.5 m,左端接有容量C=2 000 μF的电容。质量m=20 g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动,导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场,磁感应强度B=2 T。现用一沿导轨方向向右的恒力F1=0.44 N作用于导体棒,使导体棒从静止开始运动,经t时间后到达B处,速度v=5 m/s。此时,突然将拉力方向变为沿导轨向左,大小变为F2,又经2t时间后导体棒返回到初始位置A处,整个过程电容器未被击穿。求
A.球刚抛出时加速大小为
B.球着地前瞬间的速度大小为
C.球从抛出到着地过程中克服空气阻力做的功
D.若将球从同一地点由静止释放,则两种情况下球在空中运动时间相同
【例10】带电粒子在磁场中的摆线运动问题
如图所示,在竖直绝缘的平台上,一个带正电的小球以水平速度v0抛出,落在地面上的A点,若加一垂直纸面向里的匀强磁场,则小球的落点
【练习2】导体棒、线框磁场中运动问题1——速度问题
如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨,MN、PQ与水平面的夹角为θ,N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下。将质量为m、阻值也为R的金属杆ab垂直放在导轨上,杆ab由静止释放,下滑距离x时达到最大速度。重力加速度为g,导轨电阻不计,杆与导轨接触良好。求:
A.仍在A点
B.在A点左侧
C.在A点右侧
D.无法确定
【例11】带电粒子在磁场中管道内运动问题
如图,光滑水平地面上方错误!未找到引用源。的区域内存在着水平向内的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T错误!未找到引用源。。有一长度为 内壁粗糙的绝缘试管竖直放置,试管底端有一可以视为质点的带电小球,小球质量为错误!未找到引用源。,带电量为q=0.3C小球和试管内壁的滑动摩擦因数为 。开始时试管和小球以v0=1.0m/s的速度向右匀速运动,当试管进入磁场区域时对试管施加一外力作用使试管保持a=2.0m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,小球经过一段时间离开试管。运动过程中试管始终保持竖直,小球带电量始终不变,g=10m/s2。求:
动力学动态问题的类型和分析技巧
一、动力学动态问题的类型
施加在物体上的力随着物体的速度变化、位置变化而变化,物体的加速度也随之变化,加速度的变化反过来影响速度、位置的变化,如此循环推进的问题,就是动力学动态问题。
根据物体受力的决定因素不同,可将高中物理中常见的动力学动态问题分为两大基本类型:
1、受力与速度有关的动态问题:机车恒定功率启动问题——牵引力与速度有关,雨滴收尾速度问题——空气阻力与速度有关,洛伦兹力相关动态问题——洛伦兹力以及其影响下弹力、摩擦力与速度有关,感应电路安培力相关动态问题——安培力与速度有关,等等。
(2)受力与位置有关的问题
【例5】弹簧问题1——速度、加速度问题(对称法)
如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定,则()
A.物体从A到O先加速后减速
B.物体从A到O做加速运动,从O到B做减速运动
C.物体运动到O点时,所受合力为零
(1)小球离开试管之前所受摩擦力f和小球竖直分速度vy间的函数关系(用各物理量的字母表示)。
(2)小球离开试管时的速度。
(2)受力与位置有关的问题
【例12】竖直平面内圆周运动问题
如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平.a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点由静止释放,沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零.则小球a()
二、动力学动态问题的分析技巧
1、写出瞬间状态的动力学方程并据此分析:初态、转折点处动力学方程,以及各阶段动力学方程;
2、抓住运动、受力变化的转折点:加速度为0(速度出现极值)、速度为0或者弹力为0等;
3、借助v-t图象、对称法、微元(积分)法、分解与合成等分析。
三、典型示例
1、直线运动中的动态问题
(1)受力与速度有关的问题
【练习5】库仑力问题2——分离问题
如图所示,A球固定在水平绝缘地面上,在A球的正上方很远处有一块水平绝缘板P,B球放在P板上,两球均可视为点电荷,电荷量均为+q;现手持P板使其从静止开始以恒定加速度a(a<g)竖直向下做匀加速直线运动,直到两球相距为h0(h0未知)时,B球与P板分离.已知B球的质量为m,重力加速度为g,静电力常量为k,且移动过程中,P板始终保持水平。试求:
(1)杆ab下滑的最大加速度;
(2)杆ab下滑的最大速度;
(3)上述过程中,杆上产生的热量。
【例3】导体棒磁场中运动问题2——位移问题(微元法)
如图所示,间距为L,电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m,电阻也为R的金属棒,金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是()
A.圆环的机械能守恒
B.弹簧弹性势能变化了 mgL
C.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零
D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变
【Hale Waihona Puke 习4】约束问题2——2015年全国卷2
如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g.则
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