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电学搭台 力学唱戏 数学帮腔
——异曲同工的两道力、电问题进阶式分析

2021-02-02杨天才

数理化解题研究 2021年1期

李 昱 杨天才

(重庆市第三十七中学校 400000)

看似运动性质不同的两道力、电题,但物理本质相近,采用进阶式的分析,对解动力学问题的三把金钥匙有很好的复习巩固作用,同时也能正确区分它们之间的关系,以及在什么条件下优先选用哪条思路更简洁.解动力学的三把金钥匙列表如下:

例1 如图2所示,质量为m的铁块(可视为质点)以水平初速度v0滑上原来静止在水平光滑地面上质量为M的木板上,它们之间的动摩擦因数为μ,木板足够长,求:

(1)铁块、木板达共同速度之前各自的受力;

(2)铁块、木板达共同速度之前运动的加速度;

(3)画出它们大致运动过程的v—t图象;

(4)铁块和木板的共同速度及达到共同速度所需的时间和位移;

(5)整个过程铁块、木板的速度改变量;

(6)摩擦力对铁块、木板做的功及它们动能的变化;

(7)摩擦力对铁块、木板做功的平均功率;

(8)整个过程产生的内能及木板至少多长;

(9)摩擦力对铁块、木板的冲量及动量的变化.

解析(1)对铁块和木板,受力分析如图1所示,铁块和木板运动的示意图如图2所示.

(2)铁块和木板所受的摩擦力等大反向,大小为μmg,方向与相对运动方向相反.对m,由牛顿第二定律,-μmg=ma1,解得:a1=-μg,对M,由牛顿第二定律,-μmg=Ma2,解得:a2=μmg/M

(3)二者大致运动过程的v-t图象如图3所示.

点评通过回答进阶式的问题,可以体会这三把金钥匙的特点及其关系,在具体问题时就能找到最简便的方法.一般来说,(1)如果要列出各物理量在某一时刻(或恒力持续作用)的关系式,优先选用牛顿第二定律;……

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