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人教版高中物理必修一
知识点梳理
重点题型(常考知识点)巩固练习
多过程问题解题方法
【学习目标】
能用程序法分析解决多过程问题 【要点梳理】
要点一、程序法解题
在求解物体系从一种运动过程(或状态)变化到另—种运动过程(或状态)的力学问题(称之为“程序题 ”)时,通常用“程序法”求解。
程序法:按时间的先后顺序对题目给出的物体运动过程(或不同的状态)进行分析(包括列式计算)的解题方法。
“程序法”解题要求我们从读题开始,就要注意到题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态,然后对各个过程或各个状态进行分析(称之为“程序分析”),最后逐一列式求解得到结论。
程序法解题的基本思路是:
(l)划分出题目中有多少个不同的过程或多少个不同的状态 (2)对各个过程或各个状态进行具体分析,得出正确的结果
(3)前一个过程的结束就是后一个过程的开始,两个过程的交接点是问题的关键。
要点二、多过程问题的解决方法
多过程问题的物理情景往往涉及几个研究对象,或几个运动过程。解决这类问题的一般方法是: (1)边读题边粗略分析运动过程分几个运动阶段,把握特殊状态,画草图分析; (2)澄清物体在各个阶段的受力及运动形式,求出各阶段的加速度(或表达式); (3)寻找各特殊状态的物理量及相关过程物理量的联系,根据规律求解。
【典型例题】
类型一、弹簧类多过程问题例析
例1、(2015 临忻市中期末考) 如图所示,质量相同的两物块A、B用劲度系数为K的轻弹簧连接,静止于光滑水平面上,开始时弹簧处于自然状态.t=0时刻,开始用一水平恒力F拉物块A,使两者做直线运动,经过时间t,弹簧第一次被拉至最长(在弹性限度内),此时物块A的位移为x.则在该过程中( ) A. t时刻A的动能为Fx
B. A、B的加速度相等时,弹簧的伸长量为 C. t时刻A、B的速度相等,加速度不相等 D. A、B的加速度相等时,速度也一定相等 【答案】BC
【解析】A、对物体A由动能定理可得,W总=WF-W弹力=EK-0,所以物体A的动能应等于合力对它做的功,所以A错误;
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B、由题意可知,当两物体加速度相同时,对A应有:F﹣k?△x=ma,对B应有:k?△x=ma,联立解得△x=
,
所以B正确;
C、由动态分析可知,物体A加速运动过程中,加速度大小逐渐减小,物体B也做加速运动,加速度大小逐渐增大,显然开始过程物体A的加速度大于物体B的加速度,所以物体A的速度大于B的速度,当它们的加速度相等时,物体A的速度仍然大于B的速度;以后过程,由于物体A的速度大于B的速度,弹簧继续拉伸,这样,物体A又做减速运动,物体B则继续做加速运动,当两者速度相等时,弹簧伸长最长,故t时刻,A、B的速度相等,加速度不相等,所以C正确;
D、根据上面的方向可知,A、B加速度相等时,速度不相等,所以D错误.
【总结升华】遇到物体的动态分析过程,应由牛顿第二定律进行分析:当加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动;当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动.本题注意两物体加速度相同时速度不同,物体A的速度大于B的速度;当两物体速度相同时加速度不同,物体B的加速度大于A的加速度. 举一反三
【变式】如图所示,一弹簧一端系在墙上O点,自由伸长到B点,今将一个小物体m压着弹簧,将弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止。物体与水平地面的摩擦系数恒定,试判断下列说法中正确的是( )
A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小 B.物体从A到B速度越来越小,加速度不变
C.物体从A到B先加速后减速,从B到C一直作减速运动 D.物体在B点所受合外力为零
【答案】C
【解析】由小物体能运动到C点静止可知,水平面不光滑,因此,当小物体滑到B点时尽管不受弹簧弹力,但受到一个向左的滑动摩擦力的作用,也就是说,在到达B以前,物体已开始减速。设物体加速度为零的点在AB之间的某点D,如图。
物体从A到D的过程中,弹力大于摩擦力,在D点,弹力等于摩擦力,加速度为零,速度最大。越过D点后,弹力小于摩擦力,越过B点后弹力和摩擦力都向左。物体从A到B先加速后减速,从B到C一直作减速运动,答案选C。
类型二、斜面类多过程问题例析
【课程:多过程问题解题方法 例6】
0
例2.如图所示,在倾角为θ=37的足够长的固定的斜面底端有一质量为m=1.0kg的物体,物体与斜面间动摩擦因数为μ=0.25,现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10.0N,方向平行斜面向上。经时间t=4.0s绳子突然断裂,求: (1)绳断时物体的速度大小;
002
(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间(sin37=0.60,cos37=0.80,g=10m/s)
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【思路点拨】物体先在拉力作用下做匀加速直线运动,绳断后做匀减速直线运动。
(1?10)s 【答案】(1)8m/s(2)
【解析】这是一个典型的运动和力多过程结合的问题。物体的运动分几个阶段:在绳的拉力下沿斜面向上
的匀加速运动;绳断后沿斜面向上的减速运动;速度减为零后,沿斜面向下的加速运动。 (1)在绳的拉力下,物体受力如图。
正交分解,由牛顿第二定律:
x: F-mgsin?-f=may: N-mgcos?=0f=mN将数据代入,解得:a=2m/s 由运动学公式,得 v=at=8m/s
2
11x1?at2??2?42?16m
22(2)绳断后物体做匀减速运动,受力如图,
2其加速度为 a1=gsin???gcos? =8m/s
v282上升的距离:x2???4m
2a12?8上升到最高点的时间: t2?v?1s a1到最高点后,物体沿斜面向下做匀加速运动,受力如图,
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2其加速度为:a2?gsin?-?gcos? ?4m/s
此时物体已上升了:x?x1?x2?16m?4m?20m 由x?2x2?201??10s a2t22得,下落到最低点的时间:t2?2a24(1?10)s 返回到斜面低端的总时间:
【点评】对几个运动状态要分别画出受力图,求加速度,其中速度是连接这几个状态的物理量。 举一反三
【变式】用平行于斜面的力F拉着质量为m的物体以速度v在光滑斜面上做匀速直线运动。若拉力逐渐减小,
则在此过程中,物体的运动可能是:( ) A.加速度和速度都逐渐减小
B.加速度越来越大,速度先变小后变大 C.加速度越来越大,速度越来越小 D.加速度和速度都越来越大
【答案】BD
【解析】物体匀速运动,可知物体受合力为零,但物体可能沿斜面向下运动,也可能沿斜面向上运动,如图。
当物体沿斜面向下运动,力F减小,合力沿斜面向下且增大,加速度与速度同向,速度增大,加速度增大;当物体沿斜面向上运动,力F减小,合力沿斜面向下且增大,加速度与速度反向,速度先减小,然后反向增大,加速度增大。
类型三、水平面问题例析
【课程:多过程问题解题方法 例5】
例3、质量为m=2kg的物体静止在水平面上,它们之间的动摩擦因数为μ=0.5。现对物体施加如图所示的
o
力F,F=10N,与水平方向成θ=37夹角经过t=10s后,撤去力F,再经过一段时间,物体又变为静止,求
2
整个过程物体的总位移S。 (g取10m/s)
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