物理状态及物理过程的分析

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1、物理状态及物理过程的分析成功的高考命题具有立意高、情境新、设问巧的特点.尽管"立意"是考题的灵魂，但是复杂新颖的情境设置同样是命题者苦心经营的重要环节，考生能否从复杂的物理情景中，对物理状态和过程作出清晰明了的认识和分析是重点的问题也是一个难点问题.一、问题展示图11.如图1所示，当金属棒a在金属轨道上运动时，线圈b向右摆动，则金属棒aA.向左匀速运动B.向右减速运动C.向左减速运动D.向右加速运动图22.如图2所示，A、B、C三物块质量均为m，置于光滑水平台面上.B、C间夹有原已完全压紧不能再压缩的弹簧，两物

2、块用细绳相连，使弹簧不能伸展.物块A以初速度v０沿B、C连线方向向B运动，相碰后，A与B、C粘合在一起，然后连接B、C的细绳因受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离，脱离弹簧后C的速度为v０。(1)求弹簧所释放的势能ΔE；(2)若更换B、C间的弹簧，当物块A以初速v0向B运动，物块C在脱离弹簧后的速度为2v０，则弹簧所释放的势能ΔE′是多少?(3)若情况(2)中的弹簧与情况(1)中的弹簧相同，为使物块C在脱离弹簧后的速度仍为2v０，A的初速度v应为多大?图3二、试题探究［例1］质量为m的钢板与直立轻弹

3、簧的上端连接，弹簧下端固定在地上.平衡时弹簧的压缩量为x0，如图3所示.一物块从钢板正上方距离为3x0的A处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连.它们到达最低点后又向上运动.已知物块质量为m时，它们恰能回到O点.若物块质量为2m，仍从A处自由落下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度.求物块向上运动到达的最高点与O点的距离。命题意图：通过自由落体运动、竖直上抛运动、动量守恒定律、能量守恒定律等知识为依托，考查考生挖掘隐含条件的能力及运用动量观点、能量观点综合分析解决物理问题的能力。错解分析

4、：考生不能将该复杂的物理过程化阶段逐层分析，对不同阶段物体状态及运动规律透析不到位，导致错误。解题方法与技巧：(1)物体下落与钢板碰撞过程：由自由落体运动知识，知碰前物体的速度为v０＝，设碰后速度为v１，因碰撞过程时间极短，故物体与钢板系统动量守恒mv０＝２mv１∴v１＝＝／２(2)弹簧开始压缩到又伸长至O点的过程：刚碰完弹簧开始压缩时的弹簧的弹性势能令为Ｅp，当它们一起回到O点时，弹簧无形变，弹性势能为零.由机械能守恒，有Ｅp＋２mv１２＝２mgｘ０所以Ｅp＝mgｘ０(3)当物体质量为2m时，由自由落体知识及

5、动量守恒定律，有v０′＝和２mv０′＝３mv２，解得v２＝，其中v２为物体与钢板碰后的共同速度.刚碰完时弹簧的弹性势能为Ep′，它们回到O点时，弹性势能为零，但它们仍继续向上运动，设此时速度为v,则有Ｅp′＋（３m）v２２＝３mgｘ０＋（３m）v２又因与钢板碰撞的两次过程中，弹簧的初始压缩量都是x０，故有Ｅp′＝Ｅp，从而由以上求得：v＝(4)物体回到O点后继续上升过程图4当质量为2m的物块与钢板一起回到O点时，弹簧的弹力为零，物块与钢板只受到重力作用，加速度为g,一过O点，钢板受到弹簧向下的拉力作用，加速度大

6、于g.由于物块与钢板不粘连，物块不可能受到钢板的拉力，其加速度仍为g,故在O点物块与钢板分离，分离后，物块以速度v竖直上抛，因此，物块上升的最大高度为H＝＝.［例2］如图4所示，一根长为l的轻绳，一端固定在O点，另一端拴一个质量为m的小球.用外力把小球提到图示位置，使绳伸直，并在过O点的水平面上方，与水平面成30°角.从静止释放小球，求小球通过O点正下方时绳的拉力大小.命题意图：考查考生对物理过程和状态的分析能力及综合能力.B级要求。图5错解分析：考生缺乏层层深入的分析能力，忽视了悬绳从伸直到对小球有拉力为止的

7、短暂过程中，机械能的损失，直接对小球从初位置到末位置列机械能守恒的方程求最低点速度，导致错误.解题方法与技巧：选小球为研究对象，其运动过程可分为三个阶段如图5所示：（1）从A到B的自由落体运动据机械能守恒定律得：mgl=mvB2(2)在B位置有短暂的绳子对小球做功的过程，小球的速度由竖直向下的vB变为切向的vB′,动能减小。则有：vB′=vBcos30°(3)小球由B点到C点的曲线运动，机械能守恒，则有：mvB′2+mgl(1-cos60°)=mvC2在C点由牛顿第二定律得T-mg=m联立得T=mg三、方法指导

8、物理过程，即物理现象变化发展过程，它与某一段时间相对应.状态则与物理过程中的某个时刻相对应.任何一个物理过程均有初末两个状态及无数个中间状态.物体的状态通常用状态参量描述.一个物理问题的求解，很重要的环节即是对题目中包含物理过程和物理状态的分析，只有对物理过程的本质作深刻的透析，才能发现其遵循的规律，才能选择相应的物理公式、规律去求解某状态下的未知状态参量或某过程中未知过程量，达到对问