近些年來,多過程試題在高考中頻繁出現(xiàn),并成為試題改革的一個方向。如果學(xué)生對每個過程進(jìn)行仔細(xì)分析,不僅時間不允許,而且過程復(fù)雜,容易出錯。怎么巧解這類多過程問題,本文列舉兩道高考試題進(jìn)行分析。以供參考。
例1 (99上海)一輛質(zhì)量m=2kg的平板車左端放有質(zhì)量M=3kg的小滑塊,滑塊與平板車之間的摩擦系數(shù)μ=0.4。開始時平板車和滑塊共同以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右運動,并與豎直墻壁發(fā)生碰撞,設(shè)碰撞時間極短且碰撞后平板車速度大小保持不變,但方向與原來相反。平板車足夠長,以至滑塊不會滑到平板車右端。(取g=10m/s2)求:
(1)(2)略
(3)為使滑塊始終不會滑到平板車右端,平板車至少多長?
解析 由題意分析得到平板車與墻壁發(fā)生多次碰撞,最后必停在墻邊,全過程M相對m總向右發(fā)生移動。設(shè)滑塊相對平板車總位移為l,從初狀態(tài)到末狀態(tài)根據(jù)系統(tǒng)功能關(guān)系得:
12(M+m)v02=μMgl
得:l=(M+m)v022μMg=56(m)
例2 (07江蘇)如圖所示,一輕繩吊著粗細(xì)均勻的棒,棒下端離地面高H,上端套著一個細(xì)環(huán)。棒和環(huán)的質(zhì)量均為m,相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmg(k>1)。斷開輕繩,棒和環(huán)自由下落。假設(shè)棒足夠長,與地面發(fā)生碰撞時,觸地時間極短,無動能損失。棒在整個運動過程中始終保持豎直,空氣阻力不計。求:
(1)(2)略
(3)從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止,摩擦力對環(huán)及棒做的總功W。
解析 由題意可以得到最終棒下端和環(huán)都靜止在地面上,由此設(shè)環(huán)相對棒滑動距離為l,根據(jù)系統(tǒng)功能關(guān)系得:
mgH+mg(H+l)=kmgl
摩擦力對棒及環(huán)做的總功為:W=-kmgl
得到:W=-2kmgHk-1
上述兩例解答,我們從系統(tǒng)初末狀態(tài)入手,抓住研究過程功能關(guān)系,回避繁雜的過程分析。思路明了,解題過程簡單,出錯率低。望同學(xué)們在以后的學(xué)習(xí)中多做類似思考。
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。