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高中物理动态问题分类解析

高中物理学中的动态问题，涉及到的物理量较多，各个物理量互相关联，彼此影响，物理过程复杂多变又互相牵连。学生在分析此类问题时往往感觉理不出头绪，大有顾此失彼之感，成为学习的难点。此类问题能很好地考察学生对知识掌握的全面程度及逻辑推理才能，因此在历年高考中，出现频率较高。下面结合典型例题，对高中阶段常见的6种类型的动态问题作出归类分析和总结。

1、共点力平衡中的动态平衡问题

例1.重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间，如图1所示。假设挡板逆时针缓慢转到程度位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力、的大小各如何变化？

F2G图1

F2

G

F1

F2

G

解析：由于挡板是缓慢转动的，可以认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合力为零。应用三角形定那么，G、、三个矢量应组成封闭的三角形，其中G的大小、方向始终保持不变；的方向不变；的起点在G的终点处，而终点必须在所在的直线上，由图2可知，挡板逆时针转动900过程中，矢量也逆时针转动900，因此逐渐变小，先变小后变大。〔当，即挡板与斜面垂直时，最小〕

总结：力的图解法是解决动态平衡类问题的常用分析方法。应用的关键是画好力的矢量三角形。这种方法的优点是形象直观。

针对练习：〔2022新课标卷.16〕如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为，球对木板的压力大小为。以木板与墙连接点所形成的程度直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到程度位置。不计摩擦，在此过程中〔〕

A．始终减小，始终增大B．始终减小，始终减小

C．先增大后减小，始终减小D．先增大后减小，先减小后增大

OT

O

T

F

B

A

G

图3

例2.如图3所示，整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为300。AB连线与OB垂直。假设使带电小球A的电荷量加倍，带电小球B重新稳定时绳的拉力为多大？

解析：小球A电荷量加倍后，球B仍受重力G、绳的拉力T、库仑力F，但3个力的方向已不再具有特殊的几何关系。假设用正交分解法，设角度，列关系式，很难得到结果。此时应改变思路，并比较两个平衡状态之间有无必然联络。于是变正交分解为力的合成，注意观察不难发现，AOB与FBT＇围成的三角形相似，那么有。说明系统处于不同的平衡状态时，拉力T大小不变。由球A电荷量未加倍时这一特殊状态可以得到T=Gcos300。球A电荷量加倍平衡后，绳的拉力仍是Gcos300。

总结：相似三角形法是解决平衡问题常用的一种方法。当处于平衡或动态平衡的物体所受3个力均受到某一几何约束时，每个力的方向必与某一特定的方向一样，那么力的三角形必与某一几何三角形相似，其对应边成比例。正确的受力分析，画出力的三角形并寻找与其相似的几何三角形便成为解题的关键。

2、机车加速过程的动态分析

机车的两种加速问题：

=1\*GB2⑴恒定功率的加速。由公式和知〔其中为阻力〕，由于恒定，随着的增大，必将减小，也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到，这时到达最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。因为为变力，这种加速过程发电机做的功只能用计算，不能用计算。

=2\*GB2⑵恒定牵引力的加速。由公式和知，由于恒定，所以恒定，汽车做匀加速运动，而随着的增大，也将不断增大，直到P到达额定功率，功率不能再增大了。这时匀加速运动完毕，其最大速度为，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。因为功率P是变化的，这种加速过程发电机做的功只能用计算，不能用计算。

例3．质量为2的农用汽车，发动机额定功率为30，汽车在程度路面行驶时能到达的最大时速为54。假设汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度到达时的瞬时加速度是多大？

解析：汽车在程度路面行驶到达最大速度时牵引力F等于阻力，即，而速度为时的牵引力，再利用，可以求得这时的。

总结：当汽车从静止开始沿程度路面加速运动时，有两种不同的加速过程，但分析时采用的根本公式都是和，但要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。

3、平行板电容器的动态分析

电容器和电源连接如图4所示，改变板间间隔、改变正对面积或改变板间电解质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里一定要分清两种常见的变化：

=1\*GB2⑴电键保持闭合，那么电容器两端的电压恒定〔等于电源电动势〕，这种情况下带电荷量，而，。

=2\*GB2⑵充电后断开，保持电容器带电荷量恒定，这种情况下。

S图4

S

图4

P

图5

4一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷电荷量很小固定在P点，如图5所示，以E表示两极板间的