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力學(xué)專題八大分析(二)狀態(tài)分析

 新用戶65120Joi 2022-06-20 發(fā)布于山西


一.物理狀態(tài)和過程的區(qū)分

物理狀態(tài):與某一時(shí)刻(位置)相對(duì)應(yīng);

物理過程:指某一時(shí)間段(空間)相對(duì)應(yīng);從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)就是一個(gè)過程。

物質(zhì)、時(shí)刻、時(shí)間、空間。這些詞匯好像耳熟能詳,但細(xì)思極恐,恐到完全不知其詳。思考一切,懷疑一切;懷疑一切,思考一切。

二.狀態(tài)分析分析什么
力學(xué)問題的核心就是受力和運(yùn)動(dòng)兩大項(xiàng),再往直白了說就是合力和速度兩項(xiàng)。分析出這兩項(xiàng)核心要素,運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立關(guān)系來解決問題。


三.狀態(tài)分析的難點(diǎn)
狀態(tài)分析的難點(diǎn)實(shí)質(zhì)還是受力分析,力學(xué)問題的大坑就是受力,受力清楚,一清百清,受力不清,糊涂“一生”。多少學(xué)生就是在受力這個(gè)坑里跳不出來對(duì)物理產(chǎn)生了愛怨恨的交織心理。

四.力學(xué)問題中常見的狀態(tài)分析

1.受力發(fā)生突變的狀態(tài):細(xì)繩、彈簧共同作用的受力系統(tǒng)
以下圖為例說明一下:
圖4-5   求解問題為剪斷OA細(xì)線的瞬間,原來靜止的A、B小球各自的加速度。
無腦解法很可能是直觀地感覺剪斷細(xì)線之后的瞬間兩小球只受重力,所以兩小球的加速度都為g;對(duì)應(yīng)這樣一個(gè)狀態(tài),思考的角度應(yīng)從OA斷與不斷,A、B哪些受力發(fā)生變化來分析。此狀態(tài)的受力,重力恒久遠(yuǎn),地球在,重力在,首先把重力順利分析出來,其次考慮接觸力,與兩小球接觸的物體只有彈簧,再分析彈簧的彈力是否發(fā)生的變化,彈簧彈力據(jù)胡克定律推斷,因?yàn)榭紤]的是瞬間狀態(tài),彈簧的形變量與靜止時(shí)相比未發(fā)生變化,因此彈簧的彈力未變,根據(jù)牛頓第二定律即可求加速度。

2.圓周運(yùn)動(dòng)某位置的狀態(tài)分析
圖6.4-5   狀態(tài)分析的經(jīng)典場景。圓周運(yùn)動(dòng)的特殊點(diǎn)(最高點(diǎn)、最低點(diǎn))。與速度垂直方向的合力為向心力,與速度平行方向的力為切向力。


圖2.4-1   小球擺到兩側(cè)最高點(diǎn)時(shí)的受力,變速圓周運(yùn)動(dòng)的特殊位置,沿半徑方向的合力為零,沿切線方向的速度為零,小球在兩側(cè)最高點(diǎn)時(shí)合力指向切線方向;在圖中所示P點(diǎn)時(shí),沿半徑方向合力為向心力,沿切線方向合力為回復(fù)力,把牛頓第二定律分別沿指向圓心方向和切線方向分解應(yīng)用,即可求解在此狀態(tài)的問題。

3.天體中變軌時(shí)的狀態(tài)分析

橢圓軌道和圓軌道的交接處引入曲率半徑后依然用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理。

4.板塊類的狀態(tài)分析

難點(diǎn)是分析臨界狀態(tài)的摩擦力,加速度。靜摩擦何時(shí)變動(dòng)摩擦?相對(duì)靜止何時(shí)變相對(duì)運(yùn)動(dòng)。從運(yùn)動(dòng)的角度看,加速度從相同變化為不同,對(duì)應(yīng)的摩擦力就由靜摩擦變?yōu)榱藙?dòng)摩擦。臨界狀態(tài)恰好是靜摩擦力到了最大值,加速度還相同,一突破這個(gè)狀態(tài),加速度不同,靜摩擦變?yōu)閯?dòng)摩擦。

5.彈簧、托盤類的分離問題

分離前,形影不離,速度、加速度相同,相互之間有彈力;分離后,天各一方,速度、加速度各不相同,相互之間再無交集。分離時(shí)的受力、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):速度、加速度相同,相互之間無彈力。

6.追及、相遇問題中的等速狀態(tài)

速度相等是追及、相遇問題中的一個(gè)臨界狀態(tài),以速度相等為臨界點(diǎn),找位移關(guān)系、時(shí)間關(guān)系,列方程求解。

總之,力學(xué)中的狀態(tài)分析,核心還是準(zhǔn)確應(yīng)用牛頓第二定律,受力分析是難點(diǎn),摩擦力是受力分析的難點(diǎn),靜摩擦力是分析摩擦力的難點(diǎn)。把難點(diǎn)一個(gè)個(gè)認(rèn)真思考,全部攻克,也就通了!

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