高中物理中的動態問題

■山東省淄博實驗中學高一（11）班 白旭航

高中物理中的動態問題

■山東省淄博實驗中學高一（11）班 白旭航

動態問題主要考查綜合分析、邏輯推理和靈活應用的能力,只有熟練掌握并靈活運用求解此類問題的方法,才能幫助我們訓練和提高能力。

一、力學中的動態分析

例1如圖1所示,半徑為R的光滑半球固定在水平桌面上,球心O的正上方距球面高為h處有一個光滑定滑輪。輕質細繩的一端系著一個重力為G的小球,另一端繞過定滑輪被站在地面上的人拉住。在人緩慢拉動輕繩,使小球經球面從A點移動至靠近半球頂點B的過程中,輕繩的拉力T和光滑球面對小球的支持力N的變化情況是( )。

圖1

圖2

A.T變大,N變大

B.T變大,N變小

C.T變大,N不變

D.T變小,N不變

解析:按照常用處理平衡問題的思維方式,我們會誤認為小球在移動過程中對球面的壓力是改變的。分析小球的受力情況可知,小球受到重力G、球面對小球的支持力N和輕繩的拉力T三個力的作用,如圖2所示。由N、T、G三個力構成的力三角形與由邊長L、R、h+R構成的幾何三角形為相似關系,故利用相似比關系得因為小球在移動的過程中,R、h保持不變,L變小,所以保持不變,T=變小。答案為D。

二、運動學中的動態分析

例2如圖3所示,小球從高處自由下落,落在豎直放置在桌面上的彈簧上,小球與彈簧在A點接觸,彈簧在B點被壓縮到最短。小球在從A點運動到B點的過程中(不計空氣阻力),下列說法正確的是( )。

圖3

圖4

A.小球的速度在不斷減小

B.小球的速度先增大后減小

C.小球的加速度先減小后增大

D.小球的加速度一直增大

解析:解答這類問題的基本思路是先繪制小球從A點到B點的運動過程示意圖(如圖4),再對小球進行受力分析并確定合外力的大小及方向的變化情況,然后根據F合=ma確定小球加速度a的大小和方向的變化情況,最后根據a與v的方向關系確定小球速度v的變化情況。小球受重力G和彈力F的作用,因為彈力F向上,經過0→G,F＞G的變化過程,所以F合先減小后增大,方向先下后上。又因為F合=ma,所以a也先減小后增大,方向先下后上。因為a與v先同向后反向,所以v先增大后減小,且在F=G的位置小球的速度達到最大值。答案為BC。

動態問題往往涉及力學、電學、熱學和光學等各部分的物理知識,雖然動態問題在不同知識點中表現出的形式和分析方法有所差異,但是同學們只要在大腦中形成了清晰的動態概念,梳理出動態變化過程所經歷的各個階段的情況,并判斷出各物理量的變化情況及制約關系,就能正確解答此類問題。

(責任編輯 張 巧)