11.萬有引力定律公式的應(yīng)用可能會產(chǎn)生錯(cuò)誤。
重力部分是高考必考科目,這部分的特點(diǎn)是公式復(fù)雜,主要以比例的形式出現(xiàn),其實(shí)只要掌握了規(guī)律和特點(diǎn),就可以輕松解答。
解題時(shí)最重要的是公式的選擇,最好的辦法是先把相關(guān)公式一一列出來,即:mg=GMm/R2=mv2/R=mω2R=m4π2/T2,然后根據(jù)題目要求選擇正確的公式。需要注意的是:
① 地球上物體所受到的引力被認(rèn)為是該物體的重力(不考慮地球自轉(zhuǎn));
②衛(wèi)星的軌道高度必須考慮地球半徑;
③地球同步衛(wèi)星必須有固定的軌道平面(與赤道共面,距地面3.6×107米)和固定的運(yùn)行周期(24小時(shí));
④. 注意衛(wèi)星軌道變化問題。要知道電勢差,所有繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星,隨著軌道高度的增加,只有軌道周期增加,而其他參數(shù)如速度、向心加速度、角速度等都減小。
12.“乘小船過河”的兩種情形
“船過河”類問題是典型的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題留學(xué)之路,一般過河有兩種情況:最短時(shí)間問題(船頭指向?qū)Π叮┖妥疃涛灰茊栴}(船頭向上游傾斜,總速度垂直于岸邊)。
這里比較特殊的一點(diǎn)是,在過河時(shí)以最短位移行駛的情況下,存在船速小于水速的情況,此時(shí)船首航向不可能垂直于岸邊,需要借助速度矢量三角形進(jìn)行討論。
另外,還有沿岸勻速拉小艇的情況,也要注意正確分解速度。
13.“工作與權(quán)力”的常見錯(cuò)誤
功與動(dòng)力是貫穿力學(xué)與電磁學(xué)的,尤其利用變力做功時(shí),要慎重使用力的平均值,常用動(dòng)能定理。
一定力做功的功率必須正確理解為P=Fv,這個(gè)公式可能是瞬時(shí)功率,也可能是平均功率,完全取決于速度。
但無論如何,該公式只適用于力的方向與速度一致的情況。如果力的方向垂直于速度,力所作功的功率必定為零(例如,擺錘最低點(diǎn)處球的重量的功率,物體沿斜面滑下時(shí)斜面支撐力的功率均為零)。如果力的方向與速度成一定角度,則必須進(jìn)一步進(jìn)行修正。
在計(jì)算電路中的功率問題時(shí),要注意電路中的總功率、輸出功率和電源內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系。
尤其當(dāng)電源輸出功率最大時(shí)(即外電路電阻小于等效內(nèi)阻),更需要能夠用圖像來描述功率變化的規(guī)律。
14.機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的注意事項(xiàng)
機(jī)械能守恒定律成立的條件是只有重力或彈簧彈力做功,機(jī)械能守恒定律能否應(yīng)用在一道題目上,最明顯的標(biāo)志就是“順利”二字。
機(jī)械能守恒定律有多種表現(xiàn)形式,必須仔細(xì)區(qū)分。
若用E表示總機(jī)械能,EK表示動(dòng)能,EP表示勢能,并在字母前面加“△”來表示各種能量的增量,則機(jī)械能守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,除一般表達(dá)式外,還有下列幾種:E1=E2;EP1+EK1=EP2+EK2;△E=0;△E1+△E2=0;△EP=-△EK;△EP+△EK=0等等。
需要指出的是,凡是可以用機(jī)械能守恒定律解決的問題,同樣可以用動(dòng)能定律來解決,而且動(dòng)能定律不需要設(shè)定零勢能,這更加體現(xiàn)了其簡潔和快速的優(yōu)越性。
15. 關(guān)于各種“轉(zhuǎn)折”情況
現(xiàn)實(shí)生活中,各種“轉(zhuǎn)彎”的情況都是不同的,比如人沿著環(huán)形軌道轉(zhuǎn)彎、自行車轉(zhuǎn)彎、汽車轉(zhuǎn)彎、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)轉(zhuǎn)彎等。
它們唯一的共同點(diǎn)就是,它們“轉(zhuǎn)”的時(shí)候,都要有強(qiáng)大的向心力,才能做圓周運(yùn)動(dòng)。
顯然,不同的“轉(zhuǎn)彎”情況所提供的向心力并不一定相同:
① 人沿圓形軌道轉(zhuǎn)彎所需的向心力,是由人自身重力因身體傾斜而產(chǎn)生的分力和地面對腳部的靜摩擦力提供的;
② 人轉(zhuǎn)彎的情況與人轉(zhuǎn)彎自行車的情況類似;
③.汽車的轉(zhuǎn)彎是靠地面給輪胎提供的靜摩擦力來實(shí)現(xiàn)的;
④列車轉(zhuǎn)彎主要靠內(nèi)外軌道高差產(chǎn)生的合力(列車自身重力與軌道支撐力,注意不是列車重力的分力)實(shí)施轉(zhuǎn)彎;
⑤.飛機(jī)在空中轉(zhuǎn)彎時(shí),完全依靠改變機(jī)翼方向電勢差,使飛機(jī)上下表面產(chǎn)生壓力差,提供向心力來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。
16.理解和掌握電場、電位(電位差)、電位能等基本概念。
首先,我們可以將“電場”與“引力場”做個(gè)對比(也可以將磁場放在一起對比,這樣更容易區(qū)分和掌握),電場力所作的功與引力所作的功類似,且都與路徑無關(guān)。
當(dāng)重力做正功時(shí),重力勢能必須減少。同樣,當(dāng)電場力做正功時(shí),電勢能必須減少,反之亦然。這使得電勢的概念很容易理解。
電勢具有相對意義,理論上可以任意選取一個(gè)零勢能點(diǎn),因此電勢與場強(qiáng)沒有直接的關(guān)系。電場強(qiáng)度是一個(gè)矢量,如果空間中同時(shí)存在若干個(gè)點(diǎn)電荷,則某一點(diǎn)的場強(qiáng)就是這些點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)矢量的疊加。
電荷在電場中某一點(diǎn)的勢能,由該點(diǎn)電位與電荷量(包括電性)的乘積決定,負(fù)電荷在電位越高的點(diǎn)的勢能其實(shí)就越小。
帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)形式有多種,若粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則電勢能不變。(此外,在普適定律中,還需將庫侖扭秤與卡文迪許扭秤裝置作一比較。)
17.熟悉電場線、等勢面與電場特性的關(guān)系
在熟悉靜電場線和等勢面的分布特性與電場特性的關(guān)系時(shí),要特別注意以下幾點(diǎn):
①、電場線始終垂直于等勢面;
② 電場線總是從電位高的等勢面指向電位低的等勢面。
同時(shí)需要理解的是,在均勻電場中(非均勻電場中該公式不成立),可以用公式U=Ed進(jìn)行定量計(jì)算,其中d為沿場強(qiáng)方向兩點(diǎn)之間的距離。
還需要知道兩個(gè)相等相反電荷的垂直平分線、兩個(gè)相等電荷的垂直平分線的電場分布和電位分布的特性。
18、必須明確均勻電場與電位差的關(guān)系,電場力所作的功與勢能變化的關(guān)系。
在利用電荷的勢能變化和電場力所作的功來確定電場中的電位、電位差和場強(qiáng)方向的問題中,電荷移動(dòng)的各點(diǎn)之間的電位差由勢能變化和電場力所作的功決定。然后通過比較電位差來確定各點(diǎn)的電位,從而確定一個(gè)等勢面。最后,利用電場線總是垂直于等勢面這一事實(shí)來確定電場線的方向。
可見,電場力所作的功與電荷電勢能的變化之間的關(guān)系具有十分重要的意義。注意計(jì)算的時(shí)候要注意物理量的正負(fù)符號。
19、了解帶電粒子被加速電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后的運(yùn)動(dòng)情況具有重要的意義。
帶電粒子在極板間的偏轉(zhuǎn),可以分解為勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻速加速直線運(yùn)動(dòng)。我們在處理這類問題時(shí),一定要注意平行極板間距離的變化,如果電壓不變,極板間的場強(qiáng)就會發(fā)生變化,加速度就會發(fā)生變化。這時(shí)就不能盲目套用公式,而應(yīng)該具體問題具體分析。
但你可以依靠你的直覺和感覺:當(dāng)加速電場的電壓增加時(shí),被加速的粒子的速度會增加。當(dāng)它們進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí),它們會很快地“飛”出電場,來不及被偏轉(zhuǎn)。另外,如果偏轉(zhuǎn)電場強(qiáng)度較小,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后的橫向位移顯然會較小,反之亦然。
20.準(zhǔn)確分析平行板電容器的電容、電壓、電荷、場強(qiáng)、電位等物理量
這里重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)兩種典型情況:
①.電容器始終與電源相連,也就是說當(dāng)兩極板間的距離改變時(shí),電容器上的電壓保持不變。如果掌握了這個(gè)特性,一切都會迎刃而解;
②電容器充電后,斷開電源,即表示電容器的電荷不變,那么,如果改變極板間的距離,場強(qiáng)則保持不變。(這可由公式E=U/d=Q/Cd,及C=εs/4πkd推導(dǎo)出來。代入它們,可得出E與極板間的距離無關(guān)。從電荷不變的角度也可以很快判斷出來,因?yàn)闃O板上電荷量不變,就意味著電荷的密度不變,也就是電場強(qiáng)度顯然不變。)
21.準(zhǔn)確分析閉合電路中電流強(qiáng)度、電壓、功率等物理特性隨著一定電阻的變化而變化的情況,
對閉合電路中的電流強(qiáng)度、電壓、電功率等物理量隨著一定電阻的變化而變化進(jìn)行準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)分析(有的題目還會涉及變壓器、電感器、電容器、二極管,甚至邏輯電路等器件或元件),是高考的必考題,必須引起足夠的重視和必要的訓(xùn)練。
閉合電路的動(dòng)態(tài)分析方法必須嚴(yán)格按照“局部→整體→局部”的程序進(jìn)行,對于第一個(gè)局部部分,需要確定電阻如何變化,從而確定總電阻如何變化。
整體而言,首先確定主電流環(huán)路隨總電阻的增大而減小,然后利用閉合電路歐姆定律得出端電壓隨總電阻的增大而增大。
第二部分是本章的重點(diǎn),也是難點(diǎn),需要根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和規(guī)律以及歐姆定律來進(jìn)行交替判斷。
另外,也可以用“極端思維法”來分析。
如果某個(gè)電阻增大或減小,我們完全可以假設(shè)它增大到無窮大,導(dǎo)致電路開路,或者減小到零,導(dǎo)致短路。這種分析簡單快速,但當(dāng)其他物理電阻隨之變化時(shí),它必須單調(diào)變化。
22、正確理解伏安特性曲線
電壓對電流的UI圖和“伏安特性??”曲線的IU圖一直是高考的重點(diǎn)內(nèi)容(其中電工實(shí)驗(yàn),測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,小燈泡的功率,金屬絲的電阻率等都是必考內(nèi)容)。
這里有兩點(diǎn)需要注意:
①.首先要了解圖形兩個(gè)坐標(biāo)軸的含義,圖形斜率的含義等。特別注意縱軸的起點(diǎn)不可以以零為起點(diǎn)。
②.電路制作的接法有四種:電流表內(nèi)分壓接法、電流表外分壓接法、電流表內(nèi)限流接法、電流表外限流接法。一般來說,分壓接法是比較常用的。至于電流表的內(nèi)、外接法,則要看接在其上的電阻的大小。顯然,電阻越大,內(nèi)接誤差越小,反之則越大。
另外,選擇儀器時(shí)首先要注意量程,然后再考慮讀數(shù)的準(zhǔn)確性。