高考物理多过程拆解的方法有以下几种:
1. 抓住过程特征:每个过程都有其特征,如状态变化、运动形式等,要抓住主要因素,忽略次要因素,建立物理模型,选择适当的方法进行分析求解。
2. 过程拆分原则:根据题目描述的物理过程,按照时间顺序将整个过程拆分成几个相互联系的子过程,分别分析每个子过程的受力情况,状态变化及能量变化等,理顺关系,从而建立方程。
3. 顺序分析法:按照题目描述的物理过程或运动过程,从始态(状态)开始,顺序拆解为一系列的子过程,分别分析其受力情况、运动情况及能量变化情况。
4. 逆向分析法:对于某些复杂过程,正向分析找不到突破口时,可尝试从结果入手,逆向思考。
5. 图象法分析:对于多过程问题,可以画出每个过程的对应图象,图象可以使物理过程更加形象化,一目了然。
通过以上方法,可以更清晰地理解物理过程,建立正确的物理模型,选择适当的方法进行分析求解。
题目:
一个质量为$m$的小球从高度为$H$的斜面顶端自由下滑到底端,接着从斜面底端进入一个半径为$R$的光滑竖直圆环,已知小球在圆环内做圆周运动的速率恒为$v$,求小球在运动过程中克服摩擦力所做的功。
分析:
本题涉及两个过程:斜面下滑过程和圆环运动过程。我们需要分别对这两个过程进行分析。
过程一:斜面下滑过程
由于小球在斜面上做自由落体运动,因此其加速度为$g$,根据位移公式可求得小球到达斜面底端时的速度为:
$v_{1} = \sqrt{2gH}$
过程二:圆环运动过程
小球在圆环内做圆周运动,因此需要向心力来提供向心加速度。根据牛顿第二定律,向心力等于合力,即:
$F = m\frac{v^{2}}{R}$
其中,$F$为小球受到的摩擦力,方向与速度方向相反。因此,小球克服摩擦力所做的功为:
$W = - F \cdot 2\pi R$
其中,$2\pi R$为小球运动的周长。
根据动能定理,重力做功为零,而摩擦力做负功,因此有:
$- W = E_{k2} - E_{k1}$
其中,$E_{k1}$为小球在斜面底端时的动能,$E_{k2}$为小球在圆环内运动时的动能。
解得:
$W = \frac{mv^{2}}{R} - \sqrt{2gH} \cdot 2\pi R$
由于摩擦力做功与路径有关,因此需要将圆周运动分成若干个微小段进行分析。在每个微小段内,摩擦力做的功可以近似为恒定的负功。因此,可以将克服摩擦力所做的功拆分为若干个微小段的总和。最终结果即为上述表达式。