■山东省淄博实验中学高一（11）班 白旭航

高中物理中的动态问题

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动态问题主要考查综合分析、逻辑推理和灵活应用的能力,只有熟练掌握并灵活运用求解此类问题的方法,才能帮助我们训练和提高能力。

一、力学中的动态分析

例1如图1所示,半径为R的光滑半球固定在水平桌面上,球心O的正上方距球面高为h处有一个光滑定滑轮。轻质细绳的一端系着一个重力为G的小球,另一端绕过定滑轮被站在地面上的人拉住。在人缓慢拉动轻绳,使小球经球面从A点移动至靠近半球顶点B的过程中,轻绳的拉力T和光滑球面对小球的支持力N的变化情况是( )。

图1

图2

A.T变大,N变大

B.T变大,N变小

C.T变大,N不变

D.T变小,N不变

解析:按照常用处理平衡问题的思维方式,我们会误认为小球在移动过程中对球面的压力是改变的。分析小球的受力情况可知,小球受到重力G、球面对小球的支持力N和轻绳的拉力T三个力的作用,如图2所示。由N、T、G三个力构成的力三角形与由边长L、R、h+R构成的几何三角形为相似关系,故利用相似比关系得因为小球在移动的过程中,R、h保持不变,L变小,所以保持不变,T=变小。答案为D。

二、运动学中的动态分析

例2如图3所示,小球从高处自由下落,落在竖直放置在桌面上的弹簧上,小球与弹簧在A点接触,弹簧在B点被压缩到最短。小球在从A点运动到B点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是( )。

图3

图4

A.小球的速度在不断减小

B.小球的速度先增大后减小

C.小球的加速度先减小后增大

D.小球的加速度一直增大

解析:解答这类问题的基本思路是先绘制小球从A点到B点的运动过程示意图(如图4),再对小球进行受力分析并确定合外力的大小及方向的变化情况,然后根据F合=ma确定小球加速度a的大小和方向的变化情况,最后根据a与v的方向关系确定小球速度v的变化情况。小球受重力G和弹力F的作用,因为弹力F向上,经过0→G,F＞G的变化过程,所以F合先减小后增大,方向先下后上。又因为F合=ma,所以a也先减小后增大,方向先下后上。因为a与v先同向后反向,所以v先增大后减小,且在F=G的位置小球的速度达到最大值。答案为BC。

动态问题往往涉及力学、电学、热学和光学等各部分的物理知识,虽然动态问题在不同知识点中表现出的形式和分析方法有所差异,但是同学们只要在大脑中形成了清晰的动态概念,梳理出动态变化过程所经历的各个阶段的情况,并判断出各物理量的变化情况及制约关系,就能正确解答此类问题。

(责任编辑 张 巧)