11.万有引力定律公式的应用可能会产生错误。
重力部分是高考必考科目,这部分的特点是公式复杂,主要以比例的形式出现,其实只要掌握了规律和特点,就可以轻松解答。
解题时最重要的是公式的选择,最好的办法是先把相关公式一一列出来,即:mg=GMm/R2=mv2/R=mω2R=m4π2/T2,然后根据题目要求选择正确的公式。需要注意的是:
① 地球上物体所受到的引力被认为是该物体的重力(不考虑地球自转);
②卫星的轨道高度必须考虑地球半径;
③地球同步卫星必须有固定的轨道平面(与赤道共面,距地面3.6×107米)和固定的运行周期(24小时);
④. 注意卫星轨道变化问题。要知道电势差,所有绕地球运行的卫星,随着轨道高度的增加,只有轨道周期增加,而其他参数如速度、向心加速度、角速度等都减小。
12.“乘小船过河”的两种情形
“船过河”类问题是典型的运动学问题留学之路,一般过河有两种情况:最短时间问题(船头指向对岸)和最短位移问题(船头向上游倾斜,总速度垂直于岸边)。
这里比较特殊的一点是,在过河时以最短位移行驶的情况下,存在船速小于水速的情况,此时船首航向不可能垂直于岸边,需要借助速度矢量三角形进行讨论。
另外,还有沿岸匀速拉小艇的情况,也要注意正确分解速度。
13.“工作与权力”的常见错误
功与动力是贯穿力学与电磁学的,尤其利用变力做功时,要慎重使用力的平均值,常用动能定理。
一定力做功的功率必须正确理解为P=Fv,这个公式可能是瞬时功率,也可能是平均功率,完全取决于速度。
但无论如何,该公式只适用于力的方向与速度一致的情况。如果力的方向垂直于速度,力所作功的功率必定为零(例如,摆锤最低点处球的重量的功率,物体沿斜面滑下时斜面支撑力的功率均为零)。如果力的方向与速度成一定角度,则必须进一步进行修正。
在计算电路中的功率问题时,要注意电路中的总功率、输出功率和电源内阻产生的热量之间的关系。
尤其当电源输出功率最大时(即外电路电阻小于等效内阻),更需要能够用图像来描述功率变化的规律。
14.机械能守恒定律应用的注意事项
机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹簧弹力做功,机械能守恒定律能否应用在一道题目上,最明显的标志就是“顺利”二字。
机械能守恒定律有多种表现形式,必须仔细区分。
若用E表示总机械能,EK表示动能,EP表示势能,并在字母前面加“△”来表示各种能量的增量,则机械能守恒定律的数学表达式,除一般表达式外,还有下列几种:E1=E2;EP1+EK1=EP2+EK2;△E=0;△E1+△E2=0;△EP=-△EK;△EP+△EK=0等等。
需要指出的是,凡是可以用机械能守恒定律解决的问题,同样可以用动能定律来解决,而且动能定律不需要设定零势能,这更加体现了其简洁和快速的优越性。
15. 关于各种“转折”情况
现实生活中,各种“转弯”的情况都是不同的,比如人沿着环形轨道转弯、自行车转弯、汽车转弯、火车转弯、飞机转弯等。
它们唯一的共同点就是,它们“转”的时候,都要有强大的向心力,才能做圆周运动。
显然,不同的“转弯”情况所提供的向心力并不一定相同:
① 人沿圆形轨道转弯所需的向心力,是由人自身重力因身体倾斜而产生的分力和地面对脚部的静摩擦力提供的;
② 人转弯的情况与人转弯自行车的情况类似;
③.汽车的转弯是靠地面给轮胎提供的静摩擦力来实现的;
④列车转弯主要靠内外轨道高差产生的合力(列车自身重力与轨道支撑力,注意不是列车重力的分力)实施转弯;
⑤.飞机在空中转弯时,完全依靠改变机翼方向电势差,使飞机上下表面产生压力差,提供向心力来实现转弯。
16.理解和掌握电场、电位(电位差)、电位能等基本概念。
首先,我们可以将“电场”与“引力场”做个对比(也可以将磁场放在一起对比,这样更容易区分和掌握),电场力所作的功与引力所作的功类似,且都与路径无关。
当重力做正功时,重力势能必须减少。同样,当电场力做正功时,电势能必须减少,反之亦然。这使得电势的概念很容易理解。
电势具有相对意义,理论上可以任意选取一个零势能点,因此电势与场强没有直接的关系。电场强度是一个矢量,如果空间中同时存在若干个点电荷,则某一点的场强就是这些点电荷在该点产生的场强矢量的叠加。
电荷在电场中某一点的势能,由该点电位与电荷量(包括电性)的乘积决定,负电荷在电位越高的点的势能其实就越小。
带电粒子在电场中的运动形式有多种,若粒子做匀速圆周运动,则电势能不变。(此外,在普适定律中,还需将库仑扭秤与卡文迪许扭秤装置作一比较。)
17.熟悉电场线、等势面与电场特性的关系
在熟悉静电场线和等势面的分布特性与电场特性的关系时,要特别注意以下几点:
①、电场线始终垂直于等势面;
② 电场线总是从电位高的等势面指向电位低的等势面。
同时需要理解的是,在均匀电场中(非均匀电场中该公式不成立),可以用公式U=Ed进行定量计算,其中d为沿场强方向两点之间的距离。
还需要知道两个相等相反电荷的垂直平分线、两个相等电荷的垂直平分线的电场分布和电位分布的特性。
18、必须明确均匀电场与电位差的关系,电场力所作的功与势能变化的关系。
在利用电荷的势能变化和电场力所作的功来确定电场中的电位、电位差和场强方向的问题中,电荷移动的各点之间的电位差由势能变化和电场力所作的功决定。然后通过比较电位差来确定各点的电位,从而确定一个等势面。最后,利用电场线总是垂直于等势面这一事实来确定电场线的方向。
可见,电场力所作的功与电荷电势能的变化之间的关系具有十分重要的意义。注意计算的时候要注意物理量的正负符号。
19、了解带电粒子被加速电场加速后进入偏转电场后的运动情况具有重要的意义。
带电粒子在极板间的偏转,可以分解为匀速直线运动和匀速加速直线运动。我们在处理这类问题时,一定要注意平行极板间距离的变化,如果电压不变,极板间的场强就会发生变化,加速度就会发生变化。这时就不能盲目套用公式,而应该具体问题具体分析。
但你可以依靠你的直觉和感觉:当加速电场的电压增加时,被加速的粒子的速度会增加。当它们进入偏转电场时,它们会很快地“飞”出电场,来不及被偏转。另外,如果偏转电场强度较小,进入偏转电场后的横向位移显然会较小,反之亦然。
20.准确分析平行板电容器的电容、电压、电荷、场强、电位等物理量
这里重点强调两种典型情况:
①.电容器始终与电源相连,也就是说当两极板间的距离改变时,电容器上的电压保持不变。如果掌握了这个特性,一切都会迎刃而解;
②电容器充电后,断开电源,即表示电容器的电荷不变,那么,如果改变极板间的距离,场强则保持不变。(这可由公式E=U/d=Q/Cd,及C=εs/4πkd推导出来。代入它们,可得出E与极板间的距离无关。从电荷不变的角度也可以很快判断出来,因为极板上电荷量不变,就意味着电荷的密度不变,也就是电场强度显然不变。)
21.准确分析闭合电路中电流强度、电压、功率等物理特性随着一定电阻的变化而变化的情况,
对闭合电路中的电流强度、电压、电功率等物理量随着一定电阻的变化而变化进行准确的动态分析(有的题目还会涉及变压器、电感器、电容器、二极管,甚至逻辑电路等器件或元件),是高考的必考题,必须引起足够的重视和必要的训练。
闭合电路的动态分析方法必须严格按照“局部→整体→局部”的程序进行,对于第一个局部部分,需要确定电阻如何变化,从而确定总电阻如何变化。
整体而言,首先确定主电流环路随总电阻的增大而减小,然后利用闭合电路欧姆定律得出端电压随总电阻的增大而增大。
第二部分是本章的重点,也是难点,需要根据串并联电路的特点和规律以及欧姆定律来进行交替判断。
另外,也可以用“极端思维法”来分析。
如果某个电阻增大或减小,我们完全可以假设它增大到无穷大,导致电路开路,或者减小到零,导致短路。这种分析简单快速,但当其他物理电阻随之变化时,它必须单调变化。
22、正确理解伏安特性曲线
电压对电流的UI图和“伏安特性”曲线的IU图一直是高考的重点内容(其中电工实验,测量电源的电动势和内阻,小灯泡的功率,金属丝的电阻率等都是必考内容)。
这里有两点需要注意:
①.首先要了解图形两个坐标轴的含义,图形斜率的含义等。特别注意纵轴的起点不可以以零为起点。
②.电路制作的接法有四种:电流表内分压接法、电流表外分压接法、电流表内限流接法、电流表外限流接法。一般来说,分压接法是比较常用的。至于电流表的内、外接法,则要看接在其上的电阻的大小。显然,电阻越大,内接误差越小,反之则越大。
另外,选择仪器时首先要注意量程,然后再考虑读数的准确性。