内容正文:
技巧4 分解过程提取信息 分步列式争取得分
1.分解过程提取信息:物理试题中,介绍性、描述性的语句相当多,题目的信息量很大,解题时应善于从复杂的情境中快速地提取有效信息,把情境信息转化为物理规律或者公式的表达。
2.复杂的运动过程,分过程研究:复杂的运动过程都是由我们所熟知的典型运动组成,找到不同运动过程对应的物理规律和方法,分步列式,即使不能得全分,我们也可以得到分步的分数。
【案例5】 (18分)如图所示,AB是一段光滑的四分之一圆弧,半径R=0.8 m,BC是一段长度d=0.9 m的水平轨道,与圆弧相切于B点。BC与传送带相接于C点,传送带长L=1 m,与水平面的夹角θ=37°,传送带以大小恒为6 m/s速度逆时针转动,一质量m1=3 kg的小物体a从A点释放,在B点与质量m2=1 kg的小物体b相碰后粘在一起组成一个小系统,a、b与水平轨道和传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.5,小系统过C点时速度大小不变,过C点后直接开始滑动,且若在C点在速度为0时系统不会停留在C点。在传送带底端有一弹性挡板,小系统与之相碰后,速度大小不变,方向反向。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)把a从A点由静止释放,求a与b相碰前的一瞬间,a对B点的压力。
(2)把a从A点由静止释放,到小系统与挡板第一次碰撞前的一瞬间,求小系统损失的机械能。
(3)如果要求小系统还能回到A点,那么在A点时至少应给a多大的初速度?
解:(1)a从A点由静止释放到与b相碰前的过程,根据机械能守恒定律,得
m1gR=m1v(1分)
根据牛顿第二定律得FN-m1g=(1分)
解得B点对a的支持力FN=90 N(1分)
根据牛顿第三定律可知,a对B点的压力大小为90 N,方向竖直向下。(1分)
(2)小系统损失的机械能等于小系统克服摩擦力做功与碰撞过程损失机械能之和,碰撞过程根据动量守恒定律有m1v0=(m1+m2)v1(2分)
ΔE=μ(m1+m2)gd+μ(m1+m2)g cos θ·L+m1v-(m1+m2)v(2分)
解得ΔE=40 J。(1分)
(3)所施加的初速度最小时,小系统回到A点时的速度为零,则由C到A过程,有
-μ(m1+m2)gd-(m1+m2)gR=0-(m1+m2)v(3分)
解得vC=5 m/s(1分)
所施加的初速度最小时,假设小系统到D点时速度大于6 m/s,则小系统由D到C过程中,速度由v=6 m/s到vC=5 m/s阶段加速度大小
a1=g sin θ-μg cos θ=2 m/s2(1分)
运动距离L1== m>L(1分)
显然假设不成立,则小系统到D点时速度小于6 m/s,则小系统由D到C过程,摩擦力对小系统做正功,对全过程,根据能量守恒定律可知
m1v0′2+μ(m1+m2)g cos θ·L=m2gR+ΔE+μ(m1+m2)gd(2分)
解得v0′= m/s。(1分)
对于较复杂的计算题,分步列式,高考要分分必得。
①根据“AB是一段光滑的四分之一圆弧,a从A点由静止释放到与b相碰前的过程,机械能守恒”,我们可以得到m1gR=m1v,可以得到1分。
②求“a对B点的压力”,要知道在B点时,a仍然做圆周运动,根据牛顿第二定律可得FN-m1g=,解出FN再由牛顿第三定律可以求压力,得3分。
③“在B点与质量为1 kg的小物体b相碰后粘在一起”,碰撞过程满足动量守恒,可以得到m1v0=(m1+m2)v1,可以得到2分。
对于大多数同学来讲,都可以得到这6分。
学科网(北京)股份有限公司
$