浅析物理试题中的动态分析

《浅析物理试题中的动态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、浅析物理试题中的“动态分析”问题（洛阳市第十九中学徐学金）所谓“动态分析”是指在物理过程中某些物理量发生动态变化，使系统从一种状态变化为另一种状态，在变化过程中分析其他物理量的变化情况。一、力学中的动态平衡问题分析力学中的动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态，根据物体平衡的特点分析动态变化过程中物理量的变化情况。例1、如图所示，一个重为G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为α.在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态，今使木板与斜面的夹角β缓慢增大至水平，在这个过程中，球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化？解析

2、法：选球为研究对象，球受三个力作用，即重力G、斜面支持力FN1、挡板支持力FN2，受力分析如图所示.由平衡条件可得FN2cos(90°－α－β)－FN1sinα＝0FN1cosα－FN2sin(90°－α－β)－G＝0联立求解并进行三角变换可得FN1＝FN2＝•G讨论：(1)对FN1：①(＋β)<90°，β↑→cot(＋β)↓→FN1↓②(α＋β)>90°，β↑→

3、cot(α＋β)

4、↑→FN1↓(2)对FN2：①β<90°，β↑→sinβ↑→FN2↓②β>90°，β↑→sinβ↓→FN2↑综上所述：球对斜面的压力随β增大而减小；球对挡板的压力在β<90°时，随β增大而减小，而β>90°时，随β

5、增大而增大，当β＝90°时，球对挡板的压力最小.图解法：取球为研究对象，球受重力G、斜面支持力FN1，挡板支持力FN2.因为球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，三个力构成封闭的三角形，档板逆时针转动时，FN2的方向也逆时针转动，作出如图所示的动态矢量三角形，由图可见，FN2先减小后增大，FN1随β增大而始终减小.例2、（2009年新课标卷21题）水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则A.F先减小后增大B.F一直增大C.F的功率减小D.F的功率不变

6、解析法：大多数学生采用正交分解法来解此题。由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，受力分析如图所示，则由平衡条件得：，第6页共6页两式联立解得，可见F有最小值，所以F先减小后增大，A正确；B错误；F的功率，可见在从0逐渐增大到90°的过程中tan逐渐增大，则功率P逐渐减小，C正确，D错误。用正交分解法来解此题需要一定的数学能力，而数学表达式中的变化关系需要进一步计算和判断。对于一道选择题来说，就要耗费很长时间。我们可以用动态矢量三角形法来解此题，形象直观简单。GFFNFfααGF1φF图解法：由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，合力为零。由于Ff=μFN,故不论FN如何

7、改变，Ff与FN的合力F1的方向都不会发生改变，如图所示，合力F1与竖直方向的夹角一定为，可见F1、F和G三力平衡，应构成一个封闭三角形，当改变F与水平方向夹角时，F和F1的大小都会发生改变（形成一系列动态矢量三角形），且F与F1方向垂直时F的值最小。由几何关系知：F先减小后增大。用动态矢量三角形法可以很快选择出正确答案。解力学中的动态平衡问题的关键是抓住不变量，依据不变的量来确定其他量的变化规律，常用的分析方法有解析法和图解法.解析法的基本程序是：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式，然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化

8、情况.图解法的基本程序是：对研究对象的状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化(一般为某一角)，在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图(力的平形四边形或三角形)，再由动态的力的平行四边形或三角形的边的长度变化及角度变化确定某些力的大小及方向的变化情况。图解法形象直观，易于理解和计算，是解决力学中的动态平衡问题的首选方法。一、平行板电容器中的动态分析问题平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两极板间距离成反比．当其中一个物理量发生变化就会引起其他物理量发生变化。例3、一平行板电容器充电后S与电源断开，负极板接地，在两极间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点

9、，如图所示.以U表示两极板间的电压，E表示两极板间的场强，ε表示该正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示位置，则A.U变小，ε不变B.E变大，ε不变C.U变小，E不变D.U不变，ε不变解析：根据充电后与电源断开，Q不变和C＝，有d↓，C↑，又U＝，即C↑，U↓因E＝＝＝＝第6页共6页所以E不变，P点到极板的距离不变，则P点下极板的电势差不变，P点的电势φP不变，P点电势