期中考试还有没有期末考试马上就要到跟前了, 高中物理里面关于力学那部分的那些让人掉进去的坑你已经躲开没有呢? 好多正在读高二的高中生都说, 那些公式其实全部都记住了, 但是一进到考场里面对那些特别复杂的物理模型的时候还是会少拿分。
力学这一块是高中物理的基础里面的基础, 其中的模型变化特别多而且细节非常多, 稍微有一点点漏掉就会导致全军覆没, 现在我们通过这里面这一份非常有深度的分析清单, 把那些你知识的漏洞全部清理干净, 帮助你能够在考试之前非常快地提高分数。
一、弹簧模型
弹簧模型, 它是高中物理里头最典型的那个“延时”模型, 同时也是高考力学部分里面特别受欢迎的一个点。好多同学, 往往会忽视掉弹簧弹力不可以突然改变的那个物理特性, 这个疏忽事情, 就是导致他们在那些求瞬时加速度的题目上, 丢失分数的主要的原因所在之处。
当绳子突然断裂的时候, 或者物体脱离了那个连接的状态那一瞬间, 轻绳上面存在的拉力是可以立马就变成零的, 但是因为弹簧它那个形状的恢复, 是需要花费一定的时间才行的, 所以它的弹力在哪怕极其短暂的那一小段时间内, 还是要保持原样不动的。
这就意味着, 当大家在进行受力分析这一工作的过程中, 必须要去严格地区分所谓的即时性的相关问题, 如果我们需要去分析处于那一瞬时情况下的物体所受到的加速度, 那么就必须要先去把在发生任何变化之前那个弹簧的形变量给求出来, 并且要保持这个力所拥有的大小以及方向处于不变的状态, 再接着去结合牛顿第二定律来进行计算和求解, 在这里千万要记住, 绝对不可以直接把那些适用于稳定状态下的结论去进行套用, 而是要学会去抓住那些能够代表变化的开始和不变化的结束的那个临界点, 因为这才是处理涉及弹簧的动态相关问题的核心逻辑所在。
此外, 弹簧这个涉及能量的问题, 也是特别难处理的棘手情况, 必须要注意这一点, 当弹簧和好几个多个物体互相连在一起的时候, 整个系统的机械能对全过程来说是守恒的, 这并不等于说其中每一个单独的物体的机械能也一定是守恒的, 弹性势能的改变数值通常是伴随着系统内部动能与重力势能相互转化过程发生的, 在处理这种类型的综合性题目时, 首要的关键第一步就是要找清楚弹簧原本没有发生形变时的原长所在位置, 以及受力平衡状态下的平衡位置, 还要确定好形变达到最大的最大形变所在的位置, 只有把这些关键地点都搞定了, 才能把表现能量转化情况的示意图正确地绘制出来。
二、轻绳与轻杆
在力学方面, 轻绳和轻杆承担的受力角色是完全不一样的, 很多同学学生在做题的时候, 比较容易搞混这两种情况的物理界限。大家要知道, 轻绳这个模型, 它只能提供拉力的作用, 而且这个拉力的方向必须是一定要沿着绳子本身的指向收缩的这个方向去确定的。
正是因为有这样一个特点存在, 所以我们在分析涉及到圆周运动的最高点的时候会发现, 用绳子来连接物体的这种情形, 它的速度大小其实是有一个最低限度的要求的。
简单点来说就是, 倘若那个时刻物体的运动速度不够大或者说不够足够的情况下, 那么原本紧绷的这根绳子就会失去张力而变得松弛掉, 这样的话物体就没法再继续维持自己原本计划好的那个圆周运动的轨迹了。
相比之下, 轻杆模型则要灵活得多的多。它既可以提供向内的拉力。也可以提供向外的支持力。在圆周运动的最高点那里。杆产生的弹力的方向并不一定非得沿着杆向内看。它也可以向外去进行支撑动作。
所以杆模型在最高点的临界速度是可以为零的情况存在的。这是物理考试里面最经典也出现频率最高的一个易错对比内容点。考生一定要在自己的脑海中建立起非常清晰的物理图像。
在处理动态平衡的问题的时候, 轻绳的拉力往往会随着角度的变化而变化, 如果轻杆处于铰链连接的状态, 它的受力方向必须根据力的平衡条件才能确定下来。
大家千万不要先入为主地觉得, 杆的弹力一定就是沿着杆的方向。只有在一个条件都满足的情况下, 也就是忽略质量并且两端受到力的时候, 杆的受力才会真的沿着杆的方向, 这样的细节把控直接决定了受力分析的准确性。
三、滑块木板
滑块木板模型这个知识点, 在物理考试中被很多人认为是力学综合题里面难度最大的那个类型, 也就是大家俗称的“王者”级别内容, 它主要是为了考查学生到底有没有真正理解摩擦力以及物体运动状态发生转变时候的情况, 其中最容易被同学搞错或者算错题目的地方, 就在于怎么去判断这两个东西之间究竟是不是已经发生了相对滑动的现象, 大多数同学在这个时候会下意识地觉得自己以前学到的习惯是对的, 心里想着只要有一个外力加在了这个东西上面就肯定会产生滑动, 但是却没有注意到最大静摩擦力是一个非常关键的边界值或者说临界点, 这种想当然的做法会导致后面计算加速度的时候从第一步开始就已经是错误的。
解决这一类问题的核心策略是采取先整体后隔离的方法, 当外力作用在某个特定的物体之上时, 我们应当首先做出假设, 认定那两个物体之间的相对位置保持静止不变, 基于此求出整体的共同加速度数值是多少, 接着去单独分析其中一个物体的受力情况, 重点观察它所需要借助的静摩擦力具体有多大, 然后再去对比这个力是否已经超过了最大静摩擦力的界限, 倘若发现超出限度, 则表明两者之间确实发生了相对移动的迹象, 在这种情况下, 摩擦力的性质就会立刻转变为滑动摩擦力进行计算, 原先的计算逻辑也就需要跟着做出相应的改变和切换。
在处理那些涉及了位移, 还牵扯到时间的问题的时候, 大家需要去重点关注滑块跟木板之间的相对位移这个事情。那个物块在木板上面滑来滑去的距离, 其实就是这两个东西各自对地的位移的差值而已。
还有就是在去计算功还有能之间的关系的那个过程中, 摩擦力对于整个系统所能够做出的总功来说, 它等于那个摩擦力乘以相对位移, 这一结论是在处理耗散能量这些问题的时候非常有效的一个方法, 这样能够帮助你快速跳过比较复杂的那些运动学推导过程本身。
四、圆周运动
在研究圆周运动的时候, 弄清楚向心力是从哪里来的这个问题, 是学生们经常丢分的一个特别严重的地方。大家一定要搞清楚这样一个事实, 那就是向心力实际上并不是一种真正存在的力, 它只不过是由其他的那些有具体物理性质的力混合在一起或者提供出来的一种起到效果力的作用而已。
很多学生他们在画受力分析图的时候, 居然还会专门画出一个叫做“向心力”的东西, 这种做法在物理原理方面属于非常严重而且特别低级的那种错误, 这直接就会导致他们列出来的方程全部都是错的。
特别是在那种在水平面上做圆周运动的物理模型里, 比如说圆锥摆也好, 或者是火车转弯的这个情况也罢, 重力和支持力这两个力的合力用来提供向心力呢。当你在分析这种类型的模型的时候, 你一定要非常清楚圆心到底在哪里, 还有轨道的半径是多少才行。
很多的题目里头会设置一些几何层面的陷阱, 来干扰你对半径大小的做出判断, 比方说它给出的可能是绳子的长度而不是旋转时候的实际半径。你要准确找出圆心在水平面上的投影点, 这个是能够确保你所列出的方程式正确的一个必要的前提条件。
说到在竖直面内进行的圆周运动这事儿, 大家一定要去注意看最高点和最低点这俩地方的受力情况到底有什么不同。咱们先来看一下最低点, 在这个位置上, 支持力或者是拉力一定是大于重力的, 也就是说, 物体这时候是处于超重状态的。
接着咱们再看最高点这个地方, 在这种情况下高中物理弹簧问题专题高中物理弹簧问题专题物理好资源网，物体呢就有可能出现失重的状态了。像这种受力状态上的动态变化, 通常是会和动能定理结合起来进行考察的。所以说, 你要是能掌握那个从最低点到最高点的能量守恒方程的话, 那你就是找到了解决那些关于圆周运动的综合题的一个非常好的方法。
五、动量能量
一到高二下学期那段日子, 动量守恒还有能量守恒放在一起综合使用的题型, 就变成了那类最后大题的常客。学生之所以容易出错, 根源在于他们自己心里没底, 分不清到底什么样的系统才满足守恒的条件。
要知道, 动量要能守恒的话, 前提是这个系统要么完全不在外力作用之下干活, 要么就是所有外力互相抵消了加起来等于零才行。至于机械能能不能守恒呢? 那必须得是只有重力或者弹力在工作才行。
不少同学碰到像是碰撞或者爆炸之类的一眨眼就结束的瞬间过程时, 脑袋就有点糊涂, 把这两样东西适用的范围和场景区分不清楚了。
当咱们在处理碰撞模型的时候，一定要去留心上头提到的所谓的“三个制约”原则, 这所谓的三个制约原则具体就是指动量守恒、动能不增加以及运动状态的合理性这个三个方面, 尤其是要拿完全非弹性碰撞来说事的话, 在这个情况下系统内部的动能损失确实是达到了最大的程度, 对于这个结论大家在去处理那些涉及到多个过程的麻烦问题时, 是可以把它拿来当作一个能够快速进行判断的具体依据用的, 假如说题目里头要求计算的是碰撞完成之后物体的速度到底在什么范围内, 那么大家必须要同时把动量守恒的那个方程给用上, 还要把能量不增加的那个不等式也给一起纳入考虑的范围之内才行。
另外, 当你们去碰那些子弹打木块的模型, 或者板块碰撞的模型的时候, 你务必要注意一下内部那个力的作用情况。因为这个里面的内力, 虽然它压根不会去改变这个系统的总动量大小, 但是, 它往往会通过那个摩擦做功的方式, 把机械能直接转化成内能。
所以等你列能量方程的时候, 可千万千万别漏掉摩擦生热这一项内容。我建议你最好采用一个“初状态总能量 等于 末状态总能量 加上 产生的热量”这么个逻辑结构去写, 这样能够有效避免因为漏掉某一项而丢分的情况发生。
六、动态平衡
在处理动态平衡的问题时, 通常会涉及到三个力处于平衡的状态, 在这种情况之下, 其中有一个力的大小和方向都是固定不变的, 另外一个力的方向是保持不变的, 而第三个力它的大小以及方向都在发生着变化。
有不少同学在面对这类选择题的时候, 他们喜欢选择强行进行计算。这样的做法会直接导致计算的量变得极其巨大, 并且还会让错误概率提升甚至出错。在这样的时候, 物理学科中的所谓的“降维打击”其实是矢量三角形法或者是相似三角形法。
在分析的过程之中, 我们会去进行一个平移力矢量的操作, 借此来构建出一个封闭的矢量三角形, 并且要去观察边长的变化情况跟趋势。这种数形结合起来的思想, 在力学这个领域里面是非常高效的。
当某个力的方向发生变化的时候, 它是连续变化的, 我们能够通过对三角形形状的演变进行观察, 直接地得出力的极值点在哪儿, 以及它具体的变化趋势是什么样的。使用这种方法, 不仅它的准确率是很高的, 而且确实能够极大地节省掉在考场上非常宝贵的时间。
此外, 对于几何结构比较复杂的平衡问题。大家是经常会利用到相似三角形的这一个方法的。要是让受力的那个三角形。和题目当中所给出的几何三角形形成了相似的这样一个关系。那么力的比值。就是会等于边长的比值了。把这种方法用上。
就相当于是把那些十分繁杂的三角函数的运算。转化成了非常简单的比例运算方式。在处理像是挂物的模型。还有支架的模型这类力学问题的时候。这一手确实是极为厉害的一种手段。只要你是把这招给完全掌握住了。那么你去做力学选择题的时候。正确率就会有那种质的一个飞跃。
七、传送带模型
这个传送带模型的难点, 主要是体现在它情况多样以及具有不同的发展阶段。物体放上来的时候那一瞬间, 到底受到顺着传送带方向的摩擦力, 还是逆着传送带方向的摩擦力, 这是一个问题。
这完全由物块相对于传送带初始速度的情况决定。当物块的速度和传送带的速度变得一样相等的时候, 摩擦力可能突然出现变化, 甚至可能会消失或者方向变为相反的, 这种情况通常是题目里设置陷阱的地方。
在分析这一类问题的时候, 必须要严格地去执行分阶段讨论的这个过程。第一步是要先判断在初始的加速阶段里, 物体受到的力以及它的运动状态。第二步是需要去寻找速度相等的那个关键的、特定的时间点。
第三步是要接着去分析当达到等速度之后, 受力情况到底是怎么样的, 并且要去判断它会继续去做匀速的运动呢, 还是说会去加速, 又或者是去减速。
这个时候需要把重点放在功与能的转化这个方面上去, 摩擦所产生的热量Q, 它等于摩擦力乘以相对的路程, 而不是等于乘以对地的位移, 这一点是无数考生在考试当中经常会丢掉分数的地方。
关于倾斜传送带这个问题, 情况实际上是更为复杂的。到底物体能不能随着这个带子一起运行, 这关键要看重力分力和滑动摩擦力之间的大小关系是什么。所以在处理这种类型的问题的时候, 大家一定要去做一个对比工作, 对比的内容是滑动摩擦力还有重力沿着斜面那个方向的分力的大小。
要是发现重力分力要大于最大静摩擦力, 那么即便物体和传送带的速度是一样的, 它也没法保持相对安静的状态, 也就是不能保持相对静止。结果会怎么样呢? 结果是它依然会继续发生相对滑动, 做这样一件动态地判断事情的能力, 它是体现了一个人在力学方面高阶思维水平的标志所在。
八、连接体问题
把好几个东西连在一块儿, 要么是用绳子拴着, 要么是用弹簧连着, 再不就是让它们直接抵在一起, 这种状况在物理学习上叫作连接体模型, 不少学生在对付这些题目的时候, 经常搞不清楚到底什么情形底下要把它们当作一个整体去算, 什么情形底下又要单独拎出来某一个部分去研究, 其实背后的规律非常直白 , 如果目的是想要求出整个这个系统外部的力量或者是整体一起运动变化的速度变化率的话, 那就选择直接把这一堆东西看成一个大整体的方法来进行计算比较合适, 倘若目的是为了弄清楚这里面各个个体彼此之间互相拉扯或者推挤产生的那点力是多少的话, 那就得采用把每个个体单独分开来逐个分析研究的办法去动手处理。
在力学情境特别复杂的时候, 灵活地切换研究对象是解题的关键所在, 要是几个物体的加速度各不相同, 也是可以试着建立坐标系对每个物体分别列出方程的, 然后通过位移关系或者速度关系把它们关联起来, 这种被称作“关联速度”的模型要求我们一定得对速度实施分解操作, 通常是朝着绳子方向去分解分速度, 而且那些分速度大都是相等的, 这就是解决连接体运动学问题时的核心突破口。
最后一点是, 能量分配连接体这个情况是重难点, 系统里的总功是要等于各个部分动能的增加量之和, 所以我们在处理涉及到滑轮还有绳索的连在一起的物体时, 需要留意的是不同物体的位移之间的倍数关系怎么样, 因为位移的关系决定了功的比例, 那么也就影响能量的分配状况, 在考前复习的时候最好是多画几个受力还有运动过程的图, 把各个物体之间的约束关系弄明白, 这样能让你在面对大题的时候就更加从容一点。
物理力学这个东西, 看起来变化非常多, 但是实际上万变不离其宗。你只有能够准确识别出题目模型, 把物理过程搞清楚了, 并且避开了上面清单里那些容易出错的坑点, 那么拿到高分这件事其实并不难。我们真诚地希望这份突击复习清单能够帮助你取得进展, 让你在即将到来的考试中旗开得胜。
你觉得在力学内容里面, 最难的部分到底是哪一个呢? 是复杂的滑块和木板组合的问题, 还是变化多端的圆周运动问题? 我们特别欢迎你来到评论区, 在这里分享你的个人看法, 大家一起探讨如何解决这些难题的方法。
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