更新时间:作者:小小条
前言:本系列课程是本人15年高中物理课外教学与提分经验的总结。它是学校学*的有益补充,囊括了众多解题工具,包括一些方法、模型、规律等,目的是帮助学生打开学*高中物理的思路,包括如何思考、如何解题等。期待这些能帮助那些学*高中物理困难的学生,加油吧!
备注:1.本课程会持续一直更新; 2.本课程属于完全手敲,自己画图,同行请勿抄袭。
三、相互作用【22-24】

【22】 摩擦角解题思路:滑动摩擦力(或最大静摩擦力,近似认为二者相等)与接触面上的支持力(或压力)的合力与支持力(或压力)的夹角为(为锐角),则 ,f为滑动摩擦力或最大静摩擦力,N为支持力或压力, 为动摩擦因数。利用摩擦角思想可以将f和N两个力变成一个力,将问题简化。
[举例]:一个力F与水平方向的夹角为 ,拉着一个重为G的物体在水平面上做匀速直线运动,物体与水平面的动摩擦因数是 ,当 为多少时,这个力最小?最小值是多少?
先做受力分析,再将滑动摩擦力f和支持力N合成一个力R,R与N的夹角是 , 。此时可认为物体受G,F,R三个力,而且三个力的合力是0(匀直),这三个力能构成一个首尾相接的三角形,有一个力的大小和方向都不变,这个力是重力G,有一个力的方向不变,这个力是R,然后利用我们学过的动态三角形方法,将F进行转动,发现当F垂直于R时,F最小,
此时 ,最小值为 。
【23】 力矩法解题模型:力乘以力臂称为力矩,类似初中学过的杠杆平衡原理,利用此方法可迅速解决如下类型的问题。
[举例]如图所示,两根等长绳子固定于同一点O,其下端各自固定一个带电小球A和B,绳子与竖直方向的夹角分别为45°和30°,整个系统处于静止状态,求A球和B球的质量之比?
首先对A球和B球做受力分析,如下图,受力的特点是:对A和B来说,有两个力是等大反向的(它们之间的斥力F),有两个力交于一点(两根绳子上的拉力,注意这两个力不相等),如果以O点作为支点,两个F的力臂相等(都是OC),所以两个F的力矩抵消了(一个顺时针,一个逆时针);两个拉力的力矩都是0(力臂是0,力臂是支点到力的作用线的距离),因此只需考虑两个重力的力矩即可。
为了维持整个系统平衡,两个重力的力矩必然等大反向,就像我们初中写杠杆平衡的式子一样,设两根绳长都为L,
,即 ,
所以
总结:对于受力分析特点和以上例子相似的题目,都可使用此种方法。
备注:此题也可以用“相似三角形+正弦定理”解得,可以试试。
【24】 降维法解题思路:是对一些立体问题,进行平面化,直线化处理,从而简化解题的一种思路。
[举例]如下图,在斜面上,用大小等于物体重力一半的恒力F,以平行于斜面底边的方向推动物体做匀速直线运动,斜面的倾角为30°,求物体与斜面之间的动摩擦因数是多少?
这是一个立体问题,我们通过降维,分别分析物体在侧面和斜面上的受力,如下图:
通过侧面的受力分析得到,重力的两个分力为 :
,
通过斜面上的受力分析,结合已知 ,以及物体做匀速直线运动,所以摩擦力f与F和G1的合力等大反向, ,
解得 。
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