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物理过程的分析是解决物理问题的重要环节之一。对于综合题而言,需要通过过程分析把一个复杂问题分解为若干个较简单的问题并灵活应用物理知识加以综合解决。本文谈谈分析物理过程的一般方法。
一、用动力学观点分析物理过程。
力是使物体运动状态变化的原因,物体的运动状态及运动性质由加速度、速度等物理量描述。因此物体的运动过程也通过这些物理量的变化反映出来。这种以分析力统领分析问题之“纲”,从而得出其它物理量变化规律的方法称为动力学方法,也是分析物理过程的重要方法。
下面结论在分析问题时经常用到:(1)根据牛顿第二定律, 加速度的方向始终与合外力的方向相同,当合外力变化引起加速度变化时,加速度变化的规律与合外力变化规律相同;(2)若加速度方向与速度方向相同(相反),则速度的大小增加(减少);(3 )若速度方向与位移方向相同(相反),则位移的大小增加(减少)。
例1(1991年全国高考题)一物体从某一高度自由落下, 落在直立于地面的轻弹簧上,在A点物体开始与弹簧接触,到B点时,物体速度为零,然后弹簧弹回。下列说法中正确的是
A、物体从A下降到B的过程中,动能不断减小;
B、物体从B上升到A的过程中,动能不断变大;
C、物体从A下降到B,以及从B上升到A的过程中, 速率都是先增大后减少;
D、物体在B点时,所受合力为零。
分析 物体落到弹簧上之后,将受到弹簧向上的弹力,根据胡克定律F=kx知,随着物体的向下运动,弹力将逐渐增大, 在接触弹簧的开始一小段时间内,由于弹簧的形变量较小,它对物体的弹力小于物体的重力,物体所受合力方向向下,根据结论(1)、(2),物体做加速运动,之后由于弹簧的形变量变大,使它对物体的弹力大于重力,物体才能做减速运动。在这两种运动的衔接点,即弹力等于重力时,物体受到的合力为零,速度最大,正确答案C。 本题考查的重点无疑是看能否对物体的运动过程作出正确分析判断。
二、利用约束条件及物体间相互作用对象的变化分析物理过程
1.利用约束条件分析物理过程。对研究对象的运动轨迹构成限制的物体叫约束物,习题中常见的约束物有平面、轨道、杆、绳等。当约束物变化时往往意味着物理过程的改变。
例2小球在外力作用下由静止开始从A点出发作匀加速运动,到达B点时撤去外力,小球无摩擦地冲上竖直的半径为R的半圆环,恰能到达最高点C,最后又落回出发点A处,求小球在AB段加速度为多少?
分析与解 小球的运动过程可分为三个阶段:
(1)在水平面上的匀加速运动,由动能定理得:mas=1/2mv[2]B