全过程法处理物理问题(共8页)

1、全过程法一、方法(fngf)简介全过程法又称为过程整体法，它是相对于程序法而言的。它是将研究对象所经历的各个(gg)不同物理过程合并成一个整体过程来研究分析。经全过程整体分析后，可以对全过程一步列式求解。这样减少了解题步骤，减少了所列的方程数，大大简化了解题过程，使多过程的综合题的求解变的简捷方便。动能定理、动量定理都是状态变化的定理，过程量等于状态量的变化。状态量的变化只取决于始末状态，不涉及中间状态。同样，机械能守恒定律、动量守恒定律是状态量守恒定律，只要全过程符合守恒条件，就有初状态的状态量和末状态的状态量守恒，也不必考虑中间状态量。因此，对有关(yugun)状态量的计算，只要各过程遵循

2、上述定理、定律，就有可能将几个过程合并起来，用全过程都适用的物理规一次列出方程，直接求得结果。二典例分析1. 全过程应用运动学公式【例1】 汽球以10m/s的速度匀速上升，当上升到120m高度时，有一小金属球从汽球上脱离。求小球自脱离汽球到着地需多长时间？（小球下落的加速度g=10m/s2）2. 全过程应用动量定理【例2】 质量为60kg的建筑工人，不慎从空中跌落，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来。已知安全带原长5m，缓冲时间为1.2s，则安全带对工人的平均冲力是多少？（g=10m/s2）3. 全过程应用动能定理【例3】物体从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至沙坑表面进入沙坑深

3、h处停止（如图）求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？ 4. 全过程应用动量守恒、能量守恒【例4】如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2，开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H，导轨宽为L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度v0撞击杆A1的中点，撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆A2初始位置相距为S。求：回路内感应电流的最大值；整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量。

4、1人从一定高度落地容易造成骨折一般成人胫骨的极限抗压强度约为1.5107 N/m2，胫骨最小横截面积大约为3.2 cm2假若一质量为50 kg的人从一定高度直膝双足落地，落地时其重心又约下降1 cm，试计算一下这个高度超过多少米时，就会导致胫骨骨折？2一个(y )木球从水面上h1=3米处自由下落(xilu)，落入水中后木球能达到多深？已知木球的密度为水密度的3/4，假设(jish)空气和水的阻力不计，水有足够深度。3如图所示，斜面长为s，倾角为，一物体质量为m，以初速度v0从斜面底端A沿斜面向上滑行，斜面与物体间动摩擦因数为，物体滑到斜面顶端B飞出斜面，最后落到与A同一高度的地面上C处，求物体

5、落地时的速度4小球由离地面h高处由静止开始下落，落地时与地面碰撞后即以原速率竖直反弹，如果小球运动中所受空气阻力大小恒定为重力的K倍（K）则小球第一次反弹的高度为多大？若不计小球的大小，小球总共运动的路程为多大？5小球A用不可伸长的轻绳系于O点，在O点正下方有一固定的钉子B。开始时，将球A拉到与悬点O同高处无初速释放，若绳长为L，则当B与悬点O的距离d满足什么条件时，球A摆下后将如图所示，绕B点做完整的圆周运动？6右图中ABCD是一条长轨道，其中AB段是倾角为O的斜面，CD段是水平的，BC是与AB及CD都相切的一小段圆弧，其长度可以不计。一质量为M的小滑块在A点从静止状态释放，沿轨道滑下，最后

6、停在D点。已知A点比CD水平面高出h，CD段的长度为s。现用一沿着轨道方向的力推滑块，使它缓慢地由D点推回到A点时停下。设滑块与轨道间的动摩擦因数为，则推力对滑块做的功等于（ ） 7斜面倾角为，在斜面底端有一弹性挡板与斜面垂直，在斜面上距离挡板为s0处有一小物块从初速率v0开始沿斜面滑动。若物块与斜面之间的动摩擦因数为（tan），且滑块每次与挡板碰撞都不改变速率的大小，不考虑物块的大小，求物块总共能运动的路程。8. 如图所示，一个质量为m，电量为-q的小物体，可在水平轨道x上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处在场强大小为E，方向沿Ox轴正向的匀强电场中，小物体以初速度v0从x0点沿Ox轨

7、道运动，运动中受到大小不变的摩擦力Ff作用，且Ff10s将时间分为前5秒和后5秒与中间的时间t2，经复杂运算得t2=-2秒再得出t=8秒的结论。若用逆向的初速度为零的匀加速运动处理，将会简便的多。视为反向的初速度为零的加速直线运动则最后5秒通过的路程：最初5秒通过的路程： 有题中已知的条件：s1:s2=11:5 得（10t-25）:25=11:25解得运动时间t=8秒强化训练参考答案：1【解析】双脚胫骨面积最小处能承受冲击力的最大值：FpS1.510723.2104 N9.6103 N设人的质量为m，下落的安全极限高度为h1，触地后重心又下降的高度为h2对全过程由动能定理得： mg（h1h2）

8、Fh20解得：h1 m2.7 m2【解析】设木球入水的最大深度为h2,，设想木球入水后，在水深 h2处有一个与木球等大小的水球，同时由水中h2 处上升到水面，如图所示因为在木球下落、水球上升过程中，只有重力做功，因此对木球、水球和地球系统机械能守恒。取水面下深h2处为零势能位置由 3【解析】分析物体的运动过程可分为两个阶段第一个阶段物体在斜面上做匀减速直线运动，利用牛顿运动定律和运动学公式，或者应用(yngyng)动能定理可以求出物体在斜面顶端B处的速度第二阶段物体做斜抛运动，只有(zhyu)重力做功，可应用机械能守恒定律求出物体落地时的速度.物体(wt)在B处的速度是两个阶段运动的衔接量，按

9、照上述的分析方法，物体在B处的速度就是一个非常关键的量我们能不能全过程来考虑物体的运动呢?尽管物体在前后两个阶段中运动形式不同，我们还是可以全过程来考虑物体从ABC，重力做的总功为零(因为A、C等高)，只有斜面的摩擦力做负功，因此可以全过程应用动能定理，直接求出现，而不必求出中间状态量对全过程应用动能定理，则4【解析】研究小球由下落开始直到反弹到最高点（离地面高度设为h1）的过程,此过程初末动能皆为0，。此过程中，物体受重力、空气阻力和地面作用力，题设与地面碰撞后以原速率反弹，即碰撞时小球动能未变，地面所作用力所做功为0；重力做功与途径无关，只由起点与终点两点高度差决定，即WG=mg（h-h1

10、）；空气阻力大小不变，在两段路程上皆做负功，即。所以合外力功为根据动能定理，即得。小球不断下落和反弹，总的路程不用动能定理也可求得，但比较繁琐。用动能定理解第二问，只需研究小球由下落开始，直到最终停在地面上的全过程即可。所研究过程首末两态动能皆为0，。在此过程中只有重力和空气阻力做功，重力做功mgh，空气阻力做功-kmgs，S为总路程。根据 有mgh-kmgs=0本题也可换一个角度考虑，物体最终停留在地面上，其重力势能减少了mgh，完全用于克服摩擦阻力做功了，即应有mgh=kmgs。5【解析】球A由摆下到绳遇到钉B之后作圆周运动的全过程中，受绳拉力和垂力，绳拉力不做功，只有重力做功，球A的机械

11、能守恒。研究球A由开始释放至运动到圆周上最高位置C之过程，其重力势能减少了，动能增加了，其中，而vC应满足条件，根据机械能守恒，应有由图可见(kjin)d=L-R，因此(ync)应有.虽然(surn)d还应满足dL，本题的解为。实际上，机械能守恒定律的解题思路可以迁移到更一般的应用能量转化与守恒的思想来解决物理问题，从能量的观点（包括动能定理、机械能守恒等）来分析解决物理问题，可以不涉及物理过程的具体细节，因此也就更为简捷。6答案：C7【解析】设物块总共能运动的路程为L，对物块运动的整个过程运用动能定理得，解得8.【解析】因FfqE，故在刚开始时滑块向右做减速运动，到速度为零后，在电场力和摩擦

12、力作用下向左加速运动，撞墙后折返又做减速运动如此反复。由于运动过程中不断地克服摩擦力做功，滑块最终停在墙角处。设滑块在停止前所通过的总路程为s，对滑动的全过程应用动能定理得：,解得9【解析】把液滴下落看成一个过程，根据动能定理有：可得10【解析】当物体沿斜面下滑通过B或C，第一次速率为零时，物体不再沿斜面运动，此后物体仅在圆弧内往返运动物体在斜面上运动有重力和摩擦力做功，机械能要减少，物体在圆弧内运动只有重力做功，机械能不变物体每次沿斜面上升到最高点的高度逐次降低，物体每次沿斜面下滑通过B或C时速率逐次减少，当减为零时，物体不再沿斜面运动，此后，仅在圆弧内往返运动重力做功与路径无关，仅由高度决

13、定；摩擦力做功与路径有关，所以物体在斜面上运动的总路程，即在这段总路程中，始终有摩擦力做功，使得机械能减少设物体在两个斜面上运动的总路程为s，斜面底端距弧底高h=R（1cos60）= 2（10.5）= 1（m）解法一：对全过程，根据动能定理：即，解得 m解法(ji f)二：根据功能(gngnng)原理：Wf = E2E1，以过H的水平面为零势能(shnng)面即mgcos60s= mghmgh+（1 / 2）mv02 解得 m11【解析】当物体在前半周期时由牛顿第二定律，得F1-mg=ma1 ,a1=( F1mg)/m=(120.1410)/4=2m/s2 ,当物体在后半周期时， 由牛顿第二定律，得 F2+mg= ma2 ,a2=( F2+mg)/m=(4+0.1410)/4=2m/s2 前半周期和后半周期位移相等 x1=1/2at 2 =0.5222 =4m 一个周期的位移为8m，最后1s的位移为3m ，83 秒内物体的位移大小为x=208+4+3=167m ，一个周期 F 做的功为 W1=（F1F2）x1=（124）4=32J 力 F 对物体所做的功 W=2032+124-43=681J 12【解析】本题有多种解法。可以用匀减速直线运动规律，列方程求解