（通用版）2020版高考物理二轮复习 核心素养提升一 解决物理问题常用的思想方法课件

思想方法1整体法与隔离法整体法和隔离法是解决多物体系统的受力分析、动力学问题等一系列问题的重要思想方法．①求解整体的物理量优先考虑整体法；②求解系统各部分的相互作用力，先用整体法，再用隔离法．在比较综合的问题中往往两种方法交叉运用，相辅相成，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体问题具体分析，灵活运用．无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量，如非待求的力、非待求的中间状态或过程等)的出现为原则．其综合应用常见的有以下几种情况：(1)系统内的物体均处于平衡状态．(2)系统内物体的加速度相同．[例1][2019·重庆南开中学月考](多选)如图所示，斜面体B放置于水平地面上，其两侧放有物体A、C，物体C通过轻绳连接于天花板上，轻绳平行于斜面且处于拉直状态，A、B、C均静止，下列说法正确的是()A．A、B间的接触面一定是粗糙的B．地面对B一定有摩擦力C．B、C间的接触面可能是光滑的D．B一共受到6个力的作用【解析】以A为研究对象，若A、B间的接触面光滑，则A受到竖直向下的重力和垂直斜面的支持力，由于重力和支持力不可能平衡，所以A一定受到B对A沿斜面向上的静摩擦力，A正确；以A、B、C整体为研究对象，整体受到重力和地面的支持力，可能受到斜向左上的轻绳的拉力，若轻绳拉力为0，则地面对B没有静摩擦力，B错误；以C为研究对象，C受到重力和B对C的支持力，可能受到斜向左上的轻绳的拉力，若重力、支持力、绳的拉力这三个力平衡，则B、C之间没有静摩擦力，B、C间的接触面可能是光滑的，C正确；以B为研究对象，若轻绳拉力不为0且B、C之间有静摩擦力，则此时B受到A对B的压力和静摩擦力、C对B的压力和静摩擦力、地面对B的支持力和静摩擦力、B的重力共7个力的作用，D错误．【答案】AC[例2][2019·云南昆明质检]如图所示，质量为M的滑块A放置在光滑水平地面上，A的左侧面有一个圆心为O、半径为R的光滑四分之一圆弧面．当用一水平向左的恒力F作用在滑块A上时，一质量为m的小球B(可视为质点)在圆弧面上与A保持相对静止，且B距圆弧面末端Q的竖直高度H＝R3.已知重力加速度大小为g，则力F的大小为()A.53MgB.52MgC.53(M＋m)gD.52(M＋m)g【解析】相对静止的两个物体具有相同的加速度，即A、B整体的加速度方向水平向左，根据牛顿第二定律知，小球受到的重力和支持力N的合力方向水平向左．设N与竖直方向的夹角为θ，如图所示，则cosθ＝R－HR＝23，sinθ＝1－cos2θ＝53，则tanθ＝52，根据牛顿第二定律，对小球有mgtanθ＝ma，解得小球的加速度a＝52g，对A、B整体有F＝(M＋m)a，解得F＝52(M＋m)g，选项D正确．【答案】D[变式1]如图所示，一个人站在放于水平地面上的长木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态，三者的质量均为m，重力加速度为g，则()A．箱子受到的摩擦力方向向右B．地面对木板的摩擦力方向向左C．木板对地面的压力大小为3mgD．若人用斜向下的力推箱子，则木板对地面的压力会大于3mg解析：将木板、人、箱子看成整体，水平方向上不受摩擦力作用，竖直方向上支持力与重力平衡，即FN＝3mg，与人推箱子的内力无关，选项B、D错误，C正确；对箱子，向左的静摩擦力与向右的推力平衡，选项A错误．答案：C[变式2][2019·贵州毕节三模]如图，一长木板置于粗糙水平地面上，木板右端放置一小物块．t＝0时刻开始，物块与木板一起以共同速度向墙壁运动，当t＝1s时，木板以速度v1＝4m/s与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反．运动过程中物块第一次减速到速度为零时，恰好从木板上掉下．已知木板的质量是物块质量的15倍，木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4，取g＝10m/s2.求：(1)t＝0时刻木板的速度大小v0；(2)木板的长度l.解析：(1)设木板、物块的质量分别为M、m，则M＝15m对木板和物块整体，设它们共同的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律有μ1(M＋m)g＝(M＋m)a1物块与木板一起以共同速度匀减速向墙壁运动，则v1＝v0－a1t1，其中t1＝1s解得v0＝5m/s.(2)碰撞后，设物块的加速度大小为a2，对物块，根据牛顿第二定律有μ2mg＝ma2设碰后到物块向左运动速度减为0的过程，经历的时间为t2，物块在t2时间内发生的位移大小为x1则v1＝a2t2，x1＝v12t2对木板，设木板的加速度大小为a3，由牛顿第二定律有μ2mg＋μ1(M＋m)g＝Ma3t2时间内木板发生的位移大小x2＝v1t2－12a3t22木板长度l＝x1＋x2解得l＝163m.思想方法2对称思想对称是一种美，只要对称，必有相等的某些量存在。对称法是从对称的角度研究、处理物理问题的一种思维方法，时间和空间上的对称，表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。利用物理现象、物理过程具有对称性的特点来分析解决物理问题，可避免一些烦琐的数学运算，便于直接抓住物理问题的实质，快速求解问题．常见的具有对称性的运动有竖直上抛运动、点电荷在对称电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动等．[例3]如图所示，一长轴为2L的椭圆形绝缘薄板边缘上均匀分布着电荷量为＋Q的电荷，长轴AB所在直线上另有三个点C、D、E，且AC＝BD＝DE＝L，在E处放置一电荷量为＋q的点电荷．已知D处的场强为零，则C处的场强大小为(k为静电力常量)()A．k11Q10L2B．k3q＋4Q15L2C．kq＋3Q20L2D．k26q25L2【解析】根据题意可知，带电薄板和E处点电荷在D点的合场强为零，则带电薄板在D处的场强大小为ED＝kqL2，方向水平向右，因椭圆形带电薄板形状规则，则其在空间中产生的电场左右对称，所以带电薄板在C处产生的场强大小为EC＝ED＝kqL2，方向水平向左，E处点电荷在C处产生的场强大小为E′C＝kq5L2＝kq25L2，所以C处的合场强大小为EC＋E′C＝kqL2＋kq25L2＝k26q25L2，方向水平向左．故D选项正确．【答案】D[例4](多选)如图所示，半径为R的圆为匀强磁场边界，圆内磁场垂直纸面向里，圆外磁场垂直纸面向外(未标出)，磁感应强度大小均为B，电荷量为＋q，质量为m的粒子(不计重力)，从边界上的A点沿半径方向射入向里的磁场中，下列正确的是()A．若粒子射入磁场的速度大小满足v＝qBRmtanπn(n＝3,4,5，…)，则粒子能回到A点B．粒子第一次回到A点的最短时间为8πm3qBC．若粒子射入磁场的速度大小满足v＝qBRmtan2πn(n＝5,6,7，…)，则粒子能回到A点D．粒子回到A点时速度方向一定与初始入射速度方向相反【解析】带电粒子在磁场中运动，如图甲所示，则根据几何关系：r＝Rtanθ，而且Bqv＝mv2r，则v＝qBRmtanθ，由于外界磁场方向垂直纸面向外，则当2θ·n＝2kπ(k＝1,2,3，…)时粒子能回到出发点A，取k＝1，即粒子绕磁场边界一圈，此时θ＝2kπ2n＝πn，分析可知n＝3,4,5，…；取k＝2，即粒子绕磁场边界两圈回到A点，此时θ＝2kπ2n＝2πn，分析可知n＝5,6,7，…，所以当θ＝πn(n＝3,4,5，…)或θ＝2πn(n＝5,6,7，…)时，粒子能回到A点，而且粒子回到A点时速度方向一定与初始入射速度方向相同或相反，故A、C正确，D错误；粒子运动的最短时间对应的轨迹，如图乙所示，粒子从A点出发回到A点的最短时间为：tmin＝60°＋300°＋60°360°T＝76T＝76·2πmqB＝7πm3qB，故B错误．【答案】AC[变式3]如图所示，在粗糙的水平面上，固定一个半径为R的半圆柱体M，挡板PQ固定在半圆柱体M上，挡板PQ的延长线过半圆柱截面圆心O，且与水平面成30°角。在M和PQ之间有一个质量为m的光滑均匀球体N，其半径也为R，整个装置处于静止状态，则下列说法正确的是()A．N对PQ的压力大小为mgB．N对PQ的压力大小为12mgC．N对M的压力大小为mgD．N对M的压力大小为32mg解析：设N对M的压力为F1，N对PQ的压力为F2，M对N的支持力为F1′，PQ对N的支持力为F2′，对N球受力分析，可知N球在F1′、F2′、G＝mg三个力作用下平衡，设F1′和F2′的合力为F合，则F合与G等大反向，画出受力分析图如图，由几何关系可知，F1′和F2′与F合的夹角相等，均为30°，则F1′＝F2′＝12mgcos30°＝33mg，由牛顿第三定律F1＝F2＝33mg，则D正确，A、B、C错误．答案：D[变式4](多选)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时()A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为2Blv0C．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同解析：磁通量为穿过平面的净磁通量，故此时刻磁通量为零，所以A正确；ab切割磁感线产生电动势为Blv0，cd边切割磁感线产生电动势也是Blv0，由右手定则知，两电动势串联，故回路中感应电动势大小为2Blv0，所以B正确；根据右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向，所以C错误；再根据左手定则可判断回路中ab边与cd边所受安培力方向均向左，所以D正确．答案：ABD思想方法3等效思想等效法是科学研究中重要的思维方法之一，所谓等效法就是在保证某方面效果相同的前提下，用熟悉和简单的物理对象、过程、现象替代实际上陌生的和复杂的物理对象、过程、现象的方法．运用等效法解决实际问题时，常见的有：过程等效、概念等效、条件等效、电器元件等效、电路等效、长度等效、场等效等。在运用等效法时，一定要注意必须是在效果相同的前提下，讨论两个不同的物理过程或物理现象的等效及物理意义。若在运用等效法解决问题时，不抓住效果相同这个条件，就会得出错误的结论。近年来，含有等效法思维方式的试题在高考中频频出现，主要考查物理模型等效、过程等效、条件等效、电路等效等。[例5][2019·上海青浦高三二模]如图所示，A是一均匀小球，B是一个14圆弧形滑块，最初A、B相切于小球的最低点，一切摩擦均不计．一水平推力F作用在滑块B上，使球与滑块均静止，现将滑块B向右缓慢推过一较小的距离，在此过程中()A．墙壁对球的弹力不变B．滑块对球的弹力增大C．地面对滑块的弹力增大D．推力F减小【解析】本题可以等效成用水平力推着一个倾斜角逐渐增大的斜面向右运动，对球受力分析，球受到重力、B的支持力和墙壁的弹力，如图，因为重力的大小和方向都不变，墙壁的弹力方向不变。根据作图法知，B的支持力方向在变化，支持力和墙壁的弹力合力不变，等于重力，从图中可以知道，滑块B对球的弹力在增大，墙壁对球的弹力在增大，故A错误，B正确；对滑块和球整体进行受力分析，整体受重力、地面的支持力、墙壁的弹力及推力，竖直方向，滑块和球的重力等于地面对滑块的弹力，滑块和球的重力都不变，所以地面对滑块的弹力不变，水平方向，推力F等于墙壁对球的弹力，所以推力F增大，故C、D错误．【答案】B[例6][2019·福建厦门外国语学校模拟]如图所示，在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环，圆环处于静止状态，圆环一部分处在垂直于环面向里的磁感应强度大小为B0的水平匀强磁场中，环与磁场边界交点A、C与圆心O连线的夹角为120°，此时细线的张力为F0.若圆环通电，为使细线中的张力恰好为零，则环中电流大小和方向应满足()A．电流大小为3F03B0R，电流方向沿顺时针方向B．电流大小为3F03B0R，电流方向沿逆时针方向C．电流大小为3F0B0R，电流方向沿顺时针方向D．电流大小为3F0B0R，电流方向沿逆时针方向【解析】匀强磁场中直线电流所受安培力的大小由公式F＝BIL来计算，对于曲线电流，用等效法求安培力大小和判断安培力方向比较简便，要注意此时L是有效长度