使用坐标系转换速解高考物理压轴选择题

2017物理全国1卷 21题

Posted by Yuxuan Zhang on March 15, 2020

教学视频

视频文字稿

同学们好,这是一道考察受力分析的物理试题。

我们注意到,柔软轻绳在绷紧的情况下只能传递平行于绳子的张力。 同时,本题中物体M是被缓慢拉起的,所以M在每一瞬间都可以视为静止,也就是M受到的合外力为零。 因此,轻绳MO的张力和轻绳MN的张力的合力应当是M所受引力的反作用力。应用平行四边形对合力进行分解即可得到两段轻绳上张力大小的变化情况。 分析至此,我们可以用一个视频来演示这一过程。

可以看到,OM上的张力,也就是绿线,是先增大后减小的,转折点为MN恰好水平的一瞬间;而MN上的张力,也就是蓝线,是一直增大的。 但是,我们不能在考试的时候找到这样的模拟动画,手动绘制各种角度的分析图不但难度较大,还容易忽略掉一些关键的情况。我接下来介绍一种可以高效简化这一类问题的方法。 我们注意到,在整个绳球系统中,若取OMN相对静止的参考系,则整个系统中只有引力的方向在持续变化,我们就可以在同一幅草图上直观地描绘出各种角度下的受力情况,就像这样。

这下,整个图景就明晰了起来,我们也能很方便地分析出,OM张力由增到减的转折点就是重力和MN垂直的一瞬间。时间所限,我在此不作具体的几何分析了。有不明白的同学可以在此处暂停视频来观察图中的几何关系。

我是张宇轩,就读于西安交通大学本科物理专业。 本视频是我在高考答疑志愿活动期间制作的答疑素材,如果有备战高考,需要解答各科目疑难问题的同学,可以关注西安交通大学招生办公室,获取交大志愿者们在本次疫情期间提供的无偿答疑。 祝同学们备考顺利!