黃小華

中學(xué)物理中存在著大量的關(guān)于物體動(dòng)態(tài)問(wèn)題的研究。比如高中物理的力學(xué)和電磁學(xué)綜合問(wèn)題中,由于控制力的量改變,導(dǎo)致在這一過(guò)程中受力情況也隨之相應(yīng)地改變,從而使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在這一變化過(guò)程中也隨之而連續(xù)變化。在電學(xué)的恒定電路中,由于回路中電阻連續(xù)改變從而使回路中的電流、電壓、功率發(fā)生連續(xù)改變,等等。

那么,什么叫動(dòng)態(tài)問(wèn)題呢?歸納起來(lái),即是當(dāng)其中一個(gè)物理量作連續(xù)變化時(shí),其它相關(guān)的量也隨之而變化的這樣一個(gè)“一動(dòng)俱動(dòng)”的連續(xù)變化過(guò)程。

如何對(duì)動(dòng)態(tài)問(wèn)題進(jìn)行分析呢?對(duì)于動(dòng)態(tài)問(wèn)題,自變量變化過(guò)程中,總有一些相關(guān)量不會(huì)改變,在分析時(shí),則要以自變量為基礎(chǔ),抓住相關(guān)的不變量,利用自變量去確定其他相關(guān)的應(yīng)變量的變化。即是以“動(dòng)”為基礎(chǔ),以“靜”為切入點(diǎn)。常用的方法有解析法和圖解法。要理解這一思路和方法,可將該類問(wèn)題分為兩類:一類是動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題;另一類是動(dòng)態(tài)不平衡問(wèn)題。

1 動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題

所謂動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,就是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,某些相關(guān)量變化時(shí),通過(guò)控制某物理量,使其他物理量發(fā)生緩慢變化。解決這類問(wèn)題常用解析法和圖解法。

解析法即是對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析,建立平衡方程,求出應(yīng)變量與自變量的一般函數(shù)關(guān)系式,然后根據(jù)自變量的變化,抓住不變量去確定應(yīng)變量的變化。

圖解法即是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,再根據(jù)平行四邊形定則或三角形法則求出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫在同一個(gè)圖中),然后根據(jù)有向線段的長(zhǎng)度變化或者幾何關(guān)系判定各力的變化情況。

例1 如圖1所示,在人向右移動(dòng)的過(guò)程中,物體A緩慢上升,若人對(duì)地面的壓力為F1,人受的摩擦力為F2,人拉繩子的力為F3,則人在運(yùn)動(dòng)中( )

A.F1、F2和F3都增大

B.F1和F2增大,F3不變

C.F1、F2和F3都減少

D.F1增大,F2減少,F3不變

解析 由于A緩慢上升,A和人處于動(dòng)態(tài)平衡。

對(duì)A:F3=GA,則F3不變

對(duì)人:F3cosθ=F2

F1+F3sinθ=G人

人向左移,θ減少,則F2增大,F1增大,故選B。

例2 如圖3所示,通過(guò)繩拉小船靠岸,若拉繩的速度為v,當(dāng)船從處于圖示位置開(kāi)始靠岸過(guò)程中,船相對(duì)于岸的速度變化是( )

A.不變 B.增大

C.減少 D.無(wú)法確定

解析 實(shí)際上船的靠岸過(guò)程參與了兩個(gè)運(yùn)動(dòng),一個(gè)是沿繩方向的運(yùn)動(dòng),一個(gè)是繞著O旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)(即此速度垂直于繩)。兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是水平向左。則: