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1. 牛顿运动定律的应用 (特别是受力分析与运动学结合)

课后小练
牛顿定律与受力分析
题目1(斜面临界问题)
曲线运动(圆周临界)
题目2(绳球模型)
长 L=1m 的轻绳系质量 m=0.5kg 的小球,在竖直面内做圆周运动。若小球通过最高点时速度为 v=4m/s,求此时绳的拉力及小球在最低点需的最小速度。

3. 功能关系 (动能定理 & 机械能守恒定律)
难点: 功的计算:恒力功 `W = F·s·cosθ` (注意θ是力与位移的夹角),变力功的求法(动能定理、微元法、图像法)。
能量概念的抽象性: 动能、重力势能、弹性势能、机械能的概念及其相对性(零势能面的选择)。
动能定理的应用:$`W_合 = ΔE_k`$。难点在于正确求出所有外力做的总功(包括正功和负功)。
机械能守恒定律的条件判断:只有重力(或系统内弹力)做功,其他力不做功或做功代数和为零。容易忽略摩擦力、空气阻力等非保守力做功。
能量守恒思想:在机械能不守恒时(如存在摩擦力),能量并没有消失,而是转化成了内能或其他形式。理解 $`W_非保内 = ΔE_机`$。
弹簧问题:涉及弹性势能变化,过程分析复杂(如压缩/伸长、与物体连接的运动)。
突破方法:
明确两条路径:解决动力学问题有“牛顿定律+运动学”和“功能关系”两条路径。功能关系往往对复杂过程(如曲线运动、变力)更简便。

课后小练
功能关系(弹簧综合)
题目3
光滑水平面上质量 mA=2kg 的物体A连接劲度系数 k=200N/m 的弹簧,弹簧另
一端固定。
质量 mB=1kg 的物体B以 v0=3m/s 撞向A,碰撞后B以 1m/s 反弹。求弹簧最大压缩量。

恒定电流 & 闭合电路欧姆定律
难点:
闭合电路欧姆定律:$`I = E / (R + r)`$。理解电动势E的意义(反映电源提供电能的本领),内阻r的影响(导致路端电压$'U = E - Ir < E'$)。
动态电路分析:当滑动变阻器阻值变化、开关通断时,电路中各部分的电压、功率如何变化。容易逻辑混乱。
含容电路:电容器在直流电路中的处理(稳定时相当于断路),分析其电压、电荷量的变化。
电功与电热:区分纯电阻电路($'W = Q = UIt = I²Rt = U²t/R'$)和非纯电阻电路($'W > Q'$,如电动机:$'W = UIt = Q + E_机'$)。
电路故障分析:断路、短路的判断。
突破方法:
深刻理解内阻概念:内阻消耗能量是路端电压小于电动势的根本原因。
掌握动态分析基本方法:
程序法:局部电阻变化 -> 总电阻变化 -> 总电流变化(由 $`I = E/(R总+r)`$)-> 内电压变化($`U内 = Ir`$)-> 路端电压变化($`U = E - Ir`$)-> 再分析各支路。
“串反并同”法(适用于部分情况):与变化电阻串联的元件,其电流、电压、功率变化趋势与该电阻变化趋势相反;与变化电阻并联的元件,其电流、电压、功率变化趋势与该电阻变化趋势相同。(注意适用范围和前提条件)
电容器处理:找到与电容器并联的电阻(或等效部分),该电阻(或等效部分)两端的电压就是电容器的电压。
牢记非纯电阻电路特点:欧姆定律$ `I = U/R`$ 不成立!计算电功只能用 $`W = UIt`$, 计算电热只能用$ `Q = I²Rt`$, 输出机械功$ `W_机 = UIt - I²Rt`$。
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6. 电磁感应
难点:
楞次定律的理解与应用:“阻碍”的含义(不是阻止,而是延缓变化),判断感应电流方向(“增反减同”、“来拒去留”)。
法拉第电磁感应定律:$ `E = nΔΦ/Δt`$。难点在于磁通量Φ变化量ΔΦ的计算(面积变化?磁场变化?夹角变化?)和磁通量变化率ΔΦ/Δt的理解(反映变化的快慢)。
导体切割磁感线:$`E = Blvsinθ`$。理解有效切割长度l、有效速度分量(垂直B的分量)。
综合问题:电磁感应与电路结合(产生感应电动势的导体相当于电源)、与动力学结合(安培力作用)、与功能关系结合(能量转化)。
自感与互感现象:理解现象(如断开开关时灯泡闪亮一下),自感电动势阻碍电流变化。
突破方法:
楞次定律是核心:必须通过大量练习熟练掌握判断感应电流方向和感应电动势方向的步骤(原磁场方向及变化 -> 感应磁场方向 -> 感应电流方向)。
明确两个公式的适用场景:$`E = nΔΦ/Δt`$是普遍规律,求平均感应电动势;$`E = Blv`$适用于导体切割,求瞬时感应电动势(若v是瞬时速度)。
分析“源”和“路”:明确产生感应电动势的部分(相当于电源),画出等效电路图。
关注安培力:在切割模型中,安培力往往是阻力,大小 $`F = BIl`$,方向用左手定则判断。它会影响导体棒的运动状态。
能量观点:克服安培力做的功(或安培力做负功)等于电路产生的电能(焦耳热)。$`W_克安 = |W_安| = Q_焦耳`$。

7. 交流电
难点:
瞬时值、最大值、有效值、平均值的区别:特别是有效值的物理意义(热效应等效)和计算(非正弦交流电需按定义计算)。
变压器原理:$ `U₁/U₂ = n₁/n₂`, `I₁/I₂ = n₂/n₁`$ (理想变压器)。理解原、副线圈电压、电流、功率的关系。容易混淆电流比与匝数比的关系。
远距离输电:理解为什么要高压输电(减少输电线上的功率损耗$`P损 = I²R线`$),掌握电压、电流、功率在升压变压器、输电线、降压变压器之间的传递关系。
突破方法:
重点掌握有效值:交流电表测量的是有效值,计算电功电热用有效值。正弦交流电 $`U_有效 = U_m / √2`$。
吃透变压器公式:理想变压器输入功率等于输出功率 ($`P₁ = P₂`$) 是核心。电压比只由匝数比决定;电流比由匝数比和负载共同决定(在功率守恒
远距离输电模型:画出流程图(发电站 -> 升压变压器 -> 输电线 -> 降压变压器 -> 用户),明确各环节的电压、电流、功率、损耗。