第一篇:高中物理力學學習技巧總結
高中物理力學學習技巧總結
摘要:目前素質教育得到快速發展,掌握一定的學習技巧對我們學生來說極其重要。它不僅能夠讓學生在答題以及解題的過程中事半功倍,還能讓我們的邏輯思維得到全面性的加強。力學學習技巧在高中物理學中是非常重要的,對高中物理學的學習技巧進行總結分析,并提出了相應的優化措施,希望能對相關同學有所裨益,下面做具體的探討和分析。
關鍵詞:高中物理;力學學習技巧;總結
高中物理學習的知識內容較為豐富,知識點相對比較抽象,尤其是在進行力學的學習過程中,不僅需要對公式進行深層次的理解,還要對受力情況進行正確的分析。但力是一個看不到、摸不著的抽象物理量,想要進行深入的研究以及學習,需要對其學習技巧進行全面性的總結。
一、深刻理解和熟練掌握力學的框架及內容
1.力學框架體系的構建
在高中物理的學習構成中,力學是非常重要的一個部分。在對力學的研究中,除了要了解力學本身的特性之外,還需要對力學的概念進行一個非常深刻的了解。高中物理力學會涉及到多方面的知識,這些不同的層面都會與力學構成一定的聯系,同時,在對力學概念進行學習的過程中,還需要對其不同的規律進行一定的區分。在高中物理力學知識學習的過程中,除了要注意做好基本概念的理解和掌握之外,還需要不斷進行歸納總結,要根據自身學習的情況,對知識進行仔細整理并進行詳細分類,尤其是書本上的一些特定的定律,一定要進行一個非常深入的理解,必要的時候,還可以進行相應的推導,并對其中各知識點之間的聯系進行總結。這樣就可以在學習的基礎上,構建一個適合自己學習力學的知識框架,理解更為深刻。
2.力學重點內容的總結
基礎概念是物理力學學習的基礎。現在,我們很多的高中老師都會采用整章齊下、重點攻克的方法來給我們學生進行講解,老師對知識點的總結與歸納是非常的清晰、有條理,對力學知識的理解也是非常深刻的,在老師的引導下,大多數學生能夠對物理力學的知識有著更深一層地理解,能夠在很大程度上提高學習的效率,但是在進行力學的學習過程中,我們還需要對其重點內容進行總結。在對內容進行總結的過程中,我們尤其要注意牛頓第二定律的全面使用,其公式為:F=M×a。牛頓第二定律成功的將力與重力加速度結合在一起,讓物體的整體受力得到了更為直觀的表達,我們在學習的過程中,應當在牛頓第二定律的基礎上對其進行延生以及拓展,因為在力學的學習過程中,我們通常會考慮到很多力學的因素,如重力、支持力、摩擦力、壓力以及電磁力,這些都是我們在物理學習中應當注意的重點。在高中物理的學習中,我們學習力學的主要內容,大致可以分為兩個板塊:其一,物體在運動過程中速率變化與力產生的關系,其是加速度與力的整體結合;其二,磁場的磁效應產生的力的變化。在學習這兩個重要的板塊內容時,我們都會用到牛頓第二定律進行力學的闡述,所以,在進行力學的總結以及學習的過程中,我們要深層次的理解牛頓第二定律,并對其進行靈活的運用,從而讓自己在學習力學的過程中更容易掌握力學的變化規律。
二、構建知識模型,融會貫通、靈活運用
在高中物理學習的過程中,除了要做好基礎概念的學習和掌握,還需要對相關概念中的理想化研究模型建立一定的認知,并了解其研究過程。理想化模型是一種非常重要的科學抽象化的方法,也就是說,在進行研究的過程中,要注重主要因素而忽略次要因素,從而達到簡化研究問題的目的。例如,勻變速直線運動、平衡運動、勻速圓周運動等理想化運動模型,質點、點電荷等理想化模型,還有能量守恒定律,這些都可以說是一個比較理想化的定律或概念。在進行物理問題思考的過程中,也在建立物理模型,因此在遇到相關的作業題型時,一定嚴格按照相關的模型建立思路,來尋求問題的解決方法,這是學習高中物理力學的最高要求。在進行物理學習的過程中,一般都會遇到以下幾個方面的問題:(1)引進理想模型的原因;(2)理想模型與實際模型的差別;(3)如何建立一個正確的理想模型;(4)理想模型研究的意義。我們學生在學習的過程中,要對這幾個問題進行一個深刻的思考,在探索物理規律的過程中,對物理模型的作用能夠有一個比較明確的認知,并在實際的解題中,能夠明確地進行運用。
三、掌握重要研究方法和基本的解題技巧
在進行受力分析的過程中,還要運用一定的方法,對其進行歸納和總結。例如,在進行受力分析的過程中,可以運用整體法對其進行整理,這可以在很大程度上提高解題的效率,但在進行實際應用的過程中,需要不斷進行聯系,不斷歸納總結,才能夠又快又準的解決問題。例如:在力的動態平衡問題中,通常都是采用圖解法來進行解題,但是在一些探究性的試驗中,通常都是采用控制變量法來解決相關的問題,控制變量的研究方法比較普遍,但是非常必要,在一些實證性的試驗中,也有著非常關鍵的作用。
四、注重圖像法在力學問題中的作用
一般在物理力學的分析過程中,圖像法的使用是非常普遍的。圖像法的應用通常都建立在坐標系的基礎上,是一種用于描述物理規律的重要方法,并且,圖像法在物理學中的應用也非常廣泛,其不僅僅在力學中有著非常充分地應用,在電磁學、熱學中也是比較常用的。例如,磁核振動圖像、波動圖像、電磁場圖像、溫差圖像等,都可以運用圖像法將運動的狀態非常直觀地描述出來。在物理學中,圖像法具有非常直觀的優點,但是在應用圖像的時候,還需要注意以下幾個方面的問題:(1)在看圖像的時候,一定要看清楚橫縱坐標的物理量及其相應的單位;(2)在理解圖像物理意義的時候,需要非常清楚地了解到圖像所代表的函數關系與相關物理公式之間的聯系;(3)要對圖像的斜率、截距、面積等相關的物理量所代表的物理量有一定的了解。但是最關鍵,最根本的問題就是要熟悉圖像的特性,了解基礎的物理圖像,在一定條件下,可以通過類比的方法,來對相應的問題進行解決。
五、注重邏輯推理能力的培養
在高中物理力學學習的過程中,除了要對基本的概念以及方法進行掌握之外,還需要建立一個比較嚴密的邏輯推理思路。例如,在機車啟動這一專題中,就會遇到汽車加速度減小的加速運動問題,在對這一問題分析的過程中,需要了解機車運動的一個狀態。當機車啟動的時候,先是勻加速運動,但是當機車的功率達到額定功率的時候,就會做加速度減小的加速運動,最終達到最大的速度。這類問題的分析一直是一個難點,但是它的計算比較容易,主要是進行全面的推理,并對各個物理量之間的關系進行一定的梳理。
六、結語
綜上所述,在高中物理的學習過程中,我們首先需要結合實際情況,找到基礎的解題方法,并采用多種方式優化。在學習技巧的總結過程中,我們需要對力學知識的各種學習方法進行應用,在高中物理力學的學習中,一定要扎實學習的基礎,并不斷進行歸納總結,找到適合自己的邏輯分析方法。同時,我們學生還要注重自己邏輯思維的培養,要學會養成找到問題、把握重點、快速解題、題后反思的學習習慣。我相信,只要同學們保持良好的學習習慣,做出持之以恒的努力,定能使高中物理學的學習難度得到全面的降低,自身的綜合物理素養也會得到很大提升。
作者:蔣勇睿 單位:聊城市第三中學
參考文獻:
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第二篇:高中物理力學綜合
力學綜合
教學目標
通過力學總復習,加深同學們對力學知識的縱向和橫向聯系的理解;使同學們熟悉和掌握力學部分的典型物理情景;并通過對典型物理情景的剖析,掌握力學問題的思維方法和掌握解決物理問題的基本方法.
教學重點、難點分析
力學知識的橫向聯系和縱向聯系;力與運動的關系;在物體運動過程中,以及物體間相互作用的過程中,能量變化和動量變化的分析.
教學過程設計
一、力學知識概況
二、知識概述
(一)牛頓運動定律
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動力學部分的研究對象,就物體而言分為單體、連接體;就力而言,分為瞬時力與恒力,要通過典型題掌握各自的要領.其中對物體的受力分析,特別是受力分析中的隔離法與整體法的運用是至關重要的,要結合相關題型加以深化.特別是斜面體上放一個物塊,物塊靜止或運動,再對斜面體做受力分析.近年來的試題更趨向于考查連接體與力的瞬時作用相結合的問題.復習中不妨把兩個疊加的物體在斜面上運動,分析某個疊加體的受力這類問題當做一個難點予以突破,其中特別注意運用整體法與隔離法在加速度上效果一致的特點.可謂舉一反三,觸類旁通.
質點做圓周運動時,其向心力與向心加速度滿足牛頓第二定律.
萬有引力提供向心力,天體的勻速圓周運動問題,是牛頓第二定律的重要應用.
從歷年高考試題看,其命題趨勢是逐漸把力的瞬時效應與連接體的合分處理結合起來,使考生具有靈活運用這方面知識的能力,其要求有逐年提高傾向.因此對本章的知識的復習必須注意到這一點.
從能力上講,受力分析的能力、運動分析的能力依然是考查的重點.對研究對象進行正確的受力分析、運動分析,是解決動力學問題的關鍵.
1.力和運動的關系
物體受合外力為零時,物體處于靜止或勻速直線運動狀態;物體所受合外力不為零時,產生加速度,物體做變速運動.若合外力恒定,則加速度大小、方向都保持不變,物體做勻變速運動,勻變速運動的軌跡可以是直線,也可以是曲線.物體所受恒力與速度方向處于同一直線時,物體做勻變速直線運動.根據力與速度同向或反向,可以進一步判定物體是做勻加速直線運動或勻減速直線運動;若物體所受恒力與速度方向成角度,物體做勻變速曲線運動.
物體受到一個大小不變,方向始終與速度方向垂直的外力作用時,物體做勻速圓周運動.此時,外力僅改變速度的方向,不改變速度的大小.
物體受到一個與位移方向相反的周期性外力作用時,物體做機械振動. 表1給出了幾種典型的運動形式的力學和運動學特征.
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綜上所述:判斷一個物體做什么運動,一看受什么樣的力,二看初速度與合外力方向的關系.
在高中階段所解決的力與運動的關系問題,無外乎已知物體運動情況,求物體的受力情況;已知物體受力情況,求物體的運動情況.
力與運動的關系是基礎,在此基礎上,我們還要陸續從功和能、沖量和動量的角度,進一步討論運動規律.
2.力的獨立作用原理
物體同時受幾個外力時,每個力各自獨立地產生一個加速度,就像別的力不存在一樣,這個性質叫做力的獨立作用原理.物體的實際加速度就是這幾個分加速度的矢量和.根據力的獨立作用原理解題時,有時采用牛頓第二定律的分量形式
Fx=max Fy=may 分力、合力及加速度的關系是
在實際應用中,適當選擇坐標系,讓加速度的某一個分量為零,可以使計算較為簡捷,通常沿實際加速度方向來選取坐標,這種解題方法稱為正交分解法.
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如圖1-9-1,質量為m的物體,置于傾角為θ的固定斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,若要求物體的加速度,可先作出物體的受力圖.沿加速度方向建立坐標并寫出牛頓第二定律的分量形式
mgsinθ-f=ma,f=μN mgcosθ-N=0 物體的加速度
對于物體受三個力或三個以上力的問題,采用正交分解法可以減少錯誤,做受力分析時要避免“丟三落四”.
(二)力的積累
從力在空間上的積累效果與力在時間上的積累效果兩個角度,來研究物質運動狀態變化的規律,是高中物理重點內容.深入理解“功是能量轉化的量度”,以及理解在動量守恒過程中能量的變化,是這部分的核心,應著重做好以下幾項工作:
1.深入理解幾個重要概念
本講研究的概念較多,有功、功率、動能、重力勢能、彈性勢能、機械能、沖量、動量等重要概念,這是本講知識的基礎,對于它們的物理意義必須進一步深入理解.
(1)打破思維慣性,正確認識功的計算公式.
功的計算公式W=Fscosθ應用比較廣泛,不僅機械功計算經常要應用它,電場力做功和磁場力做功有時也要應用它進行計算.
(2)運用對比方法,區分幾個不同的功率概念. ①正確區別P=W/t和P=Fvcosθ的應用范圍.
前者為功率的普適定義式,后者是前者導出的機械功的計算公式;前者求出的是t時間內的平均功率,當然t趨近零時,其結果也為瞬時功率,后者公式中的v為瞬時速度大小,求出的功率為瞬時功率;若v為平均速度大小,F且為恒力,求出的即為平均功率.
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在運用P=Fvcosθ進行計算時,要注意θ的大小,也可能求出負值,那是表示阻力的功率,要注意P和F及v是對應的,通常講汽車的功率是指汽車牽引力的功率.
②正確區別額定功率和實際功率的不同.
額定功率是指機器正常工作時輸出的最大功率.實際功率是指機器實際工作時的功率,一般不能超過額定功率.
③正確區分汽車兩種啟動方法的物理過程的不同.(3)正確理解勢能概念.
中學教材研究了重力勢能、彈性勢能、分子勢能、電勢能等概念,還要求能夠直接運用公式計算重力勢能和電勢能的大小.
不管哪種形式的勢能,其對應的作用力均為保守力,它們做功與路徑無關,只與物體的始末位置有關,并且W=-△Ep.勢能是個相對量,它的大小與所取的零勢能位置有關,但勢能的變化與零勢能位置的選取無關.因此,為了處理問題方便,要巧妙選取零勢能的參考位置.
勢能是個標量,它的正負是相對于零勢能而言的.比較勢能的大小,要注意它們的正負號. 勢能屬于系統所共有,平時講物體的重力勢能,實際上是物體與地球組成的系統所共有.又如,氫原子核外電子所具有的電勢能,實際上應為氫原子所具有.
(4)深入理解動量和沖量的物理意義. ①弄清動量和動能的區別和聯系.
動量和動能都是描述物體機械運動狀態量的物理量,它們的大小存在下述關系:
它們都是相對量,均與參照物的選取有關,通常都取地球為參照物. 動量是矢量,動能是標量.
物體質量一定,若動能發生變化,動量一定發生變化;若動量發生變化,動能不一定發生變化.例如物體做勻速圓周運動,動能不變,而動量時刻在變.
②正確理解沖量I=Ft.
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I=Ft適用于恒力沖量的計算,是個矢量式,I和F是對應的,方向相同.某一恒力有沖量,該力不一定做功;某一恒力做功,該力一定有沖量.
③弄清沖量和動量的關系.
合外力沖量是物體動量變化的原因,而非動量的原因. 2.熟練掌握動能定理和機械能守恒定律的應用(1)運用動能定理要善于分析物理過程.
例如,總質量為M的列車,沿水平直線軌道勻速前進,其末節車廂質量為m,中途脫節.司機發覺時,機車已行駛L的距離,于是立即關閉發動機滑行.設運動的阻力與質量成正比,比例系數為k,機車的牽引力恒定.當列車的兩部分都停止時,它們的距離是多少?
解本題時應注意,前面的列車從脫鉤以后到停止,整個運動過程有兩個階段:第一階段牽引力沒撤去時,列車做勻加速直線運動;第二階段為關閉發動機滑行階段.運用動能定理時不必分階段分別列式去研究,應該從整個過程考慮列以下方程式:
再對末節列車應用動能定理,有:
再從整體考慮,有F=kMg
③
本問題求解時也可假設中途脫節時,司機立即發覺并關閉發動機,則整個列車兩部分將停在同一地點.然而實際上是行駛了距離L后才關閉發動機,此過程中牽引力做的功可看作用來補償前面列車多行駛s克服阻力所做的功,即
kMgL=k(M-m)g△s
(2)運用動能定理解連接體問題時,要注意各物體的位移及速度的關系.
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如圖1-9-2所示,在光滑的水平面上有一平板小車M正以速度v向右運動.現將一質量為m的木塊無初速地放上小車,由于木塊和小車間的摩擦力的作用,小車的速度將發生變化.為使小車保持原來的運動速度不變,必須及時對小車施加一向右的水平恒力F.當F作用一段時間后把它撤去時,木塊恰能隨小車一起以速度v共同向右運動.設木塊和小車間的動摩擦因數為μ.求在上述過程中,水平恒力F對小車做多少功?
本題中的m和M是通過摩擦相互聯系的.題中已經給出最后兩者速度均為v,解題的關鍵是要找出s車和s木的關系.
由于s車=vt,s木=vt/2,所以
s車/s木=2/1
①
根據動能定理,對于木塊有
對于車有
WF-μmgs車=0
③ 將①式、②式和③式聯系起來,可得 W=mv2.
3.強化動量守恒定律及其與功能關系的綜合應用的訓練(1)重視動量守恒定律應用的思維訓練. 例如下面這道試題.
如圖1-9-3所示,一排人站在沿x軸的水平軌道旁,原點O兩側的人的序號都記為n(n=1,2,3,?).每人手拿一個沙袋,x>0一側的每個沙袋質量m=14kg;x<0一側的每個沙袋質量為m′=10kg.一質量為M=48kg的小車以某初速度從原點出發向x正方向滑行,不計軌道阻力.當車每經過一人身旁時,此人就把沙袋以水平速度u朝與車相反的方向沿車面扔到車上,u的大小等于扔此袋之前的瞬間車速大小的2n倍(n是此人的序號數).(1)空車出發后,當車上堆積了幾個沙袋時車就反向滑行?(2)車上最終有大小沙袋共多少個?
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先確定車上已有(n-1)個沙袋時,車與沙袋的動量大小p1,和第n個人扔出的沙袋動量大小p2.如果p2>p1,則車反向滑行;若p1=p2就停止.要能運用不等式討論,得出結果.題目中第(2)問,車沿x負方向運動時,也應能用上述思維方法進行分析討論.
(2)強化動量守恒定律與能量轉化的綜合計算.
動量守恒定律與機械能守恒定律是兩個重要的守恒定律,一些物理過程常常需要運用這兩個守恒定律進行處理,這就構造了一類動量和能量的綜合題.詳見后面例題.
(三)典型物理情景
[例1]一光滑球夾在豎直墻與放在水平面上的楔形木塊間,處于靜止.若對光滑球施一個方向豎直向下的力F,如圖1-9-4所示,整個裝置仍處于靜止,則與施力F前相比較
[
] A.水平面對楔形木塊的彈力增大 B.水平面對楔形木塊的摩擦力不變 C.墻對球的彈力不變 D.楔形木塊對球的彈力增大 分析與解答:
施加力F,相當于球“重”增加,這樣按球“重”G增加來分析各個力的變化,就使問題簡化了一層,從整體分析受力,不難得出水平面對楔形木塊的彈力增加.
確定選項A正確.
但是,若簡單地認為豎直方向的力增加,不會影響水平方向的力的變化,就認定選項B(甚至于選項C)也正確,就犯了片面分析的錯誤.
如果從另一角度稍加分析,不難看出球與墻之間是有相互作用力的,若沒有墻,球就不可能靜止.
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以球為研究對象,其受力如圖1-9-5所示,墻對球的彈力T和斜面對球的彈力N1分別為
T=Gtanθ,N1=G/cosθ
G增加,當然T、N1都增加.T增加,從整體看水平面對楔形木塊的摩擦力f=T.因此四個選項中所涉及到的力都應是增大的.
本題選項A、D正確.
[例2]在圖1-9-6所示的裝置中,AO、BO是兩根等長的輕繩,一端分別固定在豎直墻上的同一高度的A、B兩點,∠AOB=120°,用輕桿CO使OA、OB兩繩位于同一水平面內,OD垂直于AB,輕桿OC與OD在同一豎直平面內,C端固定在墻上,∠COD=60°.在結點O用輕繩懸掛重為G的物體,則繩OA受到的拉力大小為____;桿OC受到的壓力大小為____.
分析與解答:
本題的“難”在于涉及三維空間,但是題目也明確給出了兩個平面:△AOB所在的水平面及△COD所在的豎直平面.本題應從我們熟悉的平面問題入手來解.
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位于水平面內的AO、BO兩繩等長,且整個裝置左右對稱,可見兩繩的拉力相等,設為T,又已知∠AOB=120°,因此,不但能確定兩繩拉力的合力的方向是沿OD的,而且合力的大小也等于T.于是若OD為一繩,就可以取代(等效)AO、BO兩繩的作用,題目就轉化為如圖1-9-7所示裝置的問題,且求出OD繩的拉力就等于求出OA繩的拉力.
不難得出:
OC桿受壓力:N=G/sin60°=2G [例3]物體靜止在光滑水平面上,先對物體施一水平向右的恒力F1,經t秒后物體的速率為v1時撤去F1,立即再對它施一水平向左的恒力F2,又經t秒后物體回到出發點時,速率為v2,則v1、v2間的關系是 [
] A.v1=v B.2v1=v2
C.3v1=v2 D.5v1=v2 分析與解答:
設物體在F1作用下,在時間t內發生的位移為s;則物體在F2作用下,在時間t內發生的位移為-s;根據平均速度的定義,以及在勻加速直線運動中平均速度與即時速度的關系,可得物體在F1作用下的平均速度
說明:
包括勻加速直線運動和勻加速曲線運動.對于勻加速直線運動,無論物體是否做往返運動,上式都成立;對于勻加速直線運動,注意上式的矢量性.
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[例4]從傾角為30°的斜面上的A點以水平速度v0平拋出的小球,最后落在斜面上B點,如圖1-9-8所示.求(1)物體從A到B所需時間;(2)若物體拋出時的動能為6J,那么物體落在B點時的動能為多少?
分析與解答:
物體水平拋出后,做平拋運動,假設經過時間t落在斜面上的B點,則: 物體在水平方向上的位移為x=v0t 物體在豎直方向上的位移為y=gt2/2
如果物體落在B點的速度大小為v,則
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[例5]如圖1-9-9所示,置于光滑水平面上的斜劈上,用固定在斜面上的豎直擋板,擋住一個光滑球.這時斜面和擋板對球的彈力分別是N和T.若用力F水平向左推斜劈,使整個裝置一起向左加速運動,則N與T的變化情況是N____,T____.
分析與解答:
首先弄清靜止時的情況,這是變化的基礎.設球重G,斜面傾角θ,這是兩個不變化的物理量.受力圖已在原圖上畫出,靜止時有
Ncosθ=G,Nsinθ=T 于是可得
N=G/cosθ,T=Gtanθ 當整個裝置一起向左加速運動時,N′cosθ=G,N′sinθ-T′=ma 于是可得
N′=G/cosθ,T′=Gtanθ-ma 因此,N′=N,T′<T 其實,這一問題,也可以這樣思考:整個裝置一起向左加速運動時,在豎直方向上,系統依然處于平衡狀態,所以球在豎直方向受合力仍然為零.即仍要滿足N=G/cosθ,正是這一約束條件,使得斜面對球的彈力N不可能發生變化,于是使得重球向左加速運動,獲得向左的合外力的唯一可能就是T減小了.
本題答案是N不變,T減小.
本題給我們的直接啟示,是要樹立“正交思維的意識”,即在兩個互相垂直的方向上分析問題. 對比和聯想,特別是解題之后的再“想一想”,是提高解題能力的“事半功倍”之法.譬如: 其一,本題若改為整個裝置豎直向上加速運動,討論各個力的變化情況時,絕不能簡單地套用本題的結論,得出“N增大,T不變”的錯誤結論.同樣應由豎直與水平兩個方向的約束條件分析,由豎直方向向上加速,可得N增大;由水平方向平衡,注意到N增大,其水平方向的分量也增大,T=Nsinθ,也會隨之增大,“正交思維的意識”是一種思維方法,而不是某一簡單的結論.
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其二,本題還應從T減小聯想下去——這也應形成習慣.擋板對球的彈力T的最小值是零.若T=0,可得出球以及整個裝置的加速度a=gtanθ,這是整個裝置一起向左加速運動所允許的最大加速度,加速度再大,球就相對斜面滑動了.
若a=gtanθ,既然T=0,那么擋板如同虛設,可以去掉,這樣對斜劈的水平推力F的大小,在知道斜劈和重球的質量(M和m)的前提下,也可得F=(M+m)gtanθ.
[例6]質量分別為m1和m2的1和2兩長方體物塊并排放在水平面上,在水平向右的力F作用下,沿水平面加速運動,如圖1-9-10所示,試就下面兩種情況,求出物體1對物體2的作用力T.
(1)水平面光滑.
(2)兩物塊與水平面間的動摩擦因數μ相同. 分析與解答.
(1)以整個裝置為研究對象,它們的加速度為a,則
再以物塊2為研究對象,物塊1對2的作用力T,有
(2)與上述過程相同.以整個裝置為研究對象,它們的加速度為a′,則
再以物塊2為研究對象,物塊1對2的作用力T′,有
T′-μm2g=m2a′
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兩種情況的結論相同,這是因為與“光滑”情況相比較,兩物塊在運動方向上都各增加了一個力,而這個力是與兩物塊的質量成正比出現的,兩物塊的加速度為此改變了相同的值,并非它們之間相互作用力改變造成的;反之,若兩物塊之間的相互作用力發生了變化,兩物塊在相反方向上改變了相同的值,為此它們的加速度將一個增加,一個減小,不可能再一起運動了.這與事實不符.
另外,1998年高考有一道類似的試題:
題中給出物塊1的質量為2m,與水平面間的摩擦不計,物塊2的質量為m,與水平面間的動摩擦因數為μ,同樣在水平力F作用下加速運動,求物塊1對物塊2的作用力.
解的步驟依然是:
(3)以整個裝置為研究對象,它們的加速度為a,則
再以物塊2為研究對象,物塊1對2的作用力T,有
T′-μm2g=m2a′
所以
F=(M+m)g(tanθ+μ)[例7]一平板車質量M=100kg,停在水平路面上,車身的平板離地面的高h=1.25m,一質量m=50kg的小物塊置于車的平板上,它到車尾(左端)的距離b=1.00m,與車板間的動摩擦因數μ=0.20,如圖1-9-11所示.今對平板車施一水平方向向右的恒力,使車向前行駛,結果物塊從車板上滑落.物塊剛離開車板的時刻,車向前行駛的距離s0=2.0m.求物塊落地時,落地點到車尾的水平距離s.(不計路面與平板車以及輪軸之間的摩擦,取g=10m/s2)
分析與解答:
車啟動后,物塊受向右的摩擦力f=μmg,同時車也受同樣大小向左的摩擦力.物塊與車都向右加速運動,物塊能從左側離開車,表明車的加速度a2大于物塊的加速度a1.圖1-9-12所示為從啟動到物塊將離開車時,它們的位移關系.
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對物塊:
初速度為零,加速度a1和位移s1大小分別為
a1=μg=2.0m/s2 s1=s0-b=1.0m 所用時間t1和末速度v1分別為
此間車的加速度a2和末速度v2分別為
由對車使用牛頓第二定律F-μmg=Ma2 作用于車向右的水平恒力F=500N 物塊離開車板后,做平拋運動,到落地所用的時間
水平射程s′1=v1t2=1.0m 在物塊做平拋運動這段時間內,車做勻速運動的加速度
a3=F/M=5m/s2
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所以s=s2-s′1=1.625m 說明:
這道題要求同學能根據題給條件,對整個運動要有一個清晰的分析.對涉及的車子、小物塊在整個過程的各個階段的運動特點都有明確的概念.這樣就不難根據有關規律列出它們在各個階段的有關方程.這道題列出的聯立方程較多,因而要求同學具有一定的應用數學工具處理物理問題的能力,和把比較復雜的問題一步一步演算到底的心理素質.
[例8]如圖1-9-13所示,輕繩長L,一端固定在O點,另一端拴一個質量為m的小球,使小球在豎直平面內做圓周運動.欲使小球能通過最高點,試證明:
(2)小球通過最低點和最高點所受的繩拉力T1和T2之差有:T1-T2=6mg. 分析與解答: 由牛頓第二定律
由機械能守恒定律得
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由①、②、③式得 T1-T2=6mg [例9]質量m=4×103kg的汽車,發動機的額定功率為P0=40×103W.若汽車從靜止開始,以a=0.5m/s2的加速度做勻加速直線運動,運動中受到大小恒定的阻力f=2×103N,求:
(1)汽車勻加速運動的時間.(2)汽車可達的最大速度Vm.(3)汽車速度v=2vm/3時的加速度a1. 分析與解答:
若對汽車發動機的額定功率缺乏正確的理解,那么,對本題所設兩問就不可能理解,更不用談正確的解.汽車發動機的額定功率是允許的最大輸出功率,發動機的輸出功率P等于汽車的牽引力F與速度v的乘積,即
P=Fv
就本題而言,應分兩個階段分析:
第一階段,汽車從靜止開始做勻加速直線運動,且阻力f恒定.因此,這一階段汽車的牽引力恒定,由P=Fv可知,隨汽車速度的增加,發動機的輸出功率也將隨之增加.
但是汽車發動機的功率不可能無限增加.在達到額定功率后,汽車速度再增加,只能導致牽引力F減小,從而加速度減小.但速度仍在增加,又會使牽引力減小,加速度減小,?
具體解法如下:
(1)汽車做勻加速直線運動,由牛頓第二定律得F-f=ma,F=4×103N 汽車做勻加速運動的過程,發動機的輸出功率隨之增加,當達額定功率時,汽車勻加速運動可達的最大速度v′,有v′=P0/F 汽車勻加速運動所用的時間
t=v′/a=20s
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(2)這以后汽車保持恒定的額定功率,做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度減為零時,速度達到最大值vm,此時有
vm=P0/f=20m/s(3)v=2vm/3時,由于v>10m/s,所以汽車正處于加速度減小過程中.汽車的加速度(即時加速度)
圖1-9-14是本題所述過程的v-t圖線,t=20s前,汽車牽引力恒定,做勻加速直線運動,在t=20s后,汽車的功率恒定,做加速度逐漸減小(圖線的斜率逐漸減小)的加速運動.不難看出,這兩種啟動方法物理過程是有所不同的.
為了把功率知識和牛頓第二定律與動能定理有機結合起來,還可討論下面的問題: ①在汽車保持P0不變的啟動過程中,當速度達到最大速度vm的一半時,加速度為多大?
②若汽車先以恒力F啟動,達到v′m后再保持P0不變的運動.如果知道從v′m到剛達到v通過的位移s,那么汽車從靜止開始到速度剛達到vm的時間為多少?
[例10]質量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連接,彈簧下端固定在地上.平衡時,彈簧的壓縮量為x0,如圖1-9-15所示.一物塊從鋼板正上方距離為3x0的A處自由落下,打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運動,但不粘連,它們到達最低點后又向上運動.已知物塊質量也為m時,它們恰能回到O點.若物塊質量為2m,仍從A處自由落下,則物塊與鋼板回到O點時,還具有向上的速度.求物塊向上運動到達的最高點與O點的距離.
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分析與解答:
對于這類綜合題,要善于分析物理過程中各個階段的特點及其遵循的規律,要注意兩個物體在運動過程中相關量的關系.
質量為m的物塊運動過程應分為三個階段:第一階段為自由落體運動;第二階段為和鋼板碰撞;第三階段是和鋼板一道向下壓縮彈簧運動,再一道回到O點.質量為2m的物塊運動過程除包含上述三個階段以外還有第四階段,即2m物塊在O點與鋼板分離后做豎直上拋運動.彈簧
對于m:
第二階段,根據動量守恒有mv0=2mv1
②
對于2m物塊:
第二階段,根據動量守恒有2mv0=3mv2
④
第三階段,根據系統的機械能守恒有
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又因
E′p=Ep
⑦
上幾式聯立起來可求出:l=x0/2 同步練習
一、選擇題
1.A球的質量為2m,以速度v0沿正x軸方向運動,B球的質量為m,靜止在x軸上某處.A、B球發生碰撞后均沿正x軸方向運動,則B球可能的速度為
[
] A.v0
B.2v0
C.3v0
D.4v0 2.一輛汽車剎車后做勻減速直線運動停下,已知汽車前一半時間的
[
]
3.物體在幾個力作用下保持靜止,現只有一個力逐漸減小到零又逐漸增大到原值,則在這個力變化的整個過程中,物體速度大小變化的情況是
[
] A.由零逐漸增大到某一數值后,又逐漸減小到零 B.由零逐漸增大到某一數值后,又逐漸減小到某一數值 C.由零逐漸增大到某一數值 D.以上說法都不對
4.一根水平繩子有相距L的a、b兩點,有一列橫波沿繩傳播,在某時刻a、b均在通過平衡位置,且a、b之間沒有波峰只有一個波谷,經過時間t,a處第一次出現波峰,b處第一次出現波谷,那么,這列波的傳播速度是
[
]
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5.如圖1-9-16所示,小車沿水平面做直線運動,小車內光滑底面上有一物塊被壓縮的彈簧壓向左壁,小車向右加速運動.若小車向右加速度增大,則車左壁受物塊的壓力N1和車右壁受彈簧的壓力N2的大小變化是
[
] A.N1不變,N2變大 B.N1變大,N2不變 C.N1、N2都變大 D.N1變大,N2減小
6.一個做變速運動的物體
[
] A.若改變物體速度的是重力,則物體的機械能不變 B.若改變物體速度的是摩擦力,則物體的機械能一定減小 C.若改變物體速度的是摩擦力,則物體的機械能可能增大 D.物體的速度增大時,物體的機械能可能減小
7.如圖1-9-17所示,一只箱子放在粗糙的水平地面上,甲用與地面成θ1角的恒力F1斜向上拉箱子,乙用與地面成θ2角的恒力F2斜向下推箱子,箱子做勻加速運動,其加速度為a,若乙不推箱子,則箱子的加速度
[
]
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A.一定小于a
B.可能小于a C.可能大于a
D.可能等于a
8.如圖1-9-18所示,物塊放在粗糙斜面上保持靜止,斜面體水平向左加速運動,當加速度減小時物塊始終相對斜面靜止,則物塊所受斜面的摩擦力f和支持力N的大小變化情況可能是 [
] A.f增大,N減小
B.f減小,N不變
C.f不變,N減小
D.f減小,N減小
9.A球的質量為mA,以某一速度沿光滑水平面向靜止的B球運動,B球的質量為mB.A與B發生正碰,碰撞過程中機械能不損失,當B球質量取不同值時,則碰撞后
[
] A.mB=mA時,B球速度最大 B.mB=mA時,B球動能最大 C.mB<mA時,mB越小B球速度越大 D.mB>mA時,mB越大B球動量越大
10.如圖1-9-19所示,在傾角為θ的斜面上有A、B兩個長方形物塊,質量分別為mA、mB.在平行于斜面向上的恒力F的推動下,兩物塊一起向上做加速運動.A、B與斜
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面間的動摩擦因數為μ.設A、B之間的相互作用力為FAB,當它們一起向上加速運動過程中
[
]
C.斜面傾角θ如有增減,FAB值也將隨之增減
D.不論傾角如何變化(0≤θ≤90°),FAB值都保持一定
11.如圖1-9-20所示,傳送皮帶不動時,物塊由皮帶頂端A從靜止開始滑下到皮帶底端B用的時間是t,則
[
]
A.當皮帶向上運動時,物塊由A滑到B的時間一定大于t B.當皮帶向上運動時,物塊由A滑到B的時間一定等于t C.當皮帶向下運動時,物塊由A滑到B的時間可能等于t D.當皮帶向下運動時,物塊由A滑到B的時間可能小于t
二、非選擇題
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12.如圖1-9-21,豎直圓環的內側為光滑的凹槽,aOb為其水平直徑.兩個相同的小球A和B,同時從a點以相等的初速率v0,A沿凹槽向上運動,B沿凹槽向下運動,運動中兩球均未脫離圓環.在圓環上的b、c、d三點位置中,兩球相遇的位置可能是在____點.
13.汽車拉一拖車沿平直公路勻速行駛,中途拖車與汽車脫鉤,若汽車的牽引力不變,汽車和拖車受到的阻力也不變,則在拖車停止運動前,汽車、拖車系統的總動能____,總動量____.(填增加、減少或不變)
14.將一根長為L的細繩上端固定,下端掛一質量為0.5kg的重物(可視為質點).最初,重物及繩與固定端同處于一水平線上,重物被無初速釋放后,將在豎直平面內做圓周運動,當其運動到最低點時繩受力為F,細繩剛好被拉斷.若換一根長為1.5L,其在豎直平面內擺動時,擺角不能超過____度.
15.如圖1-9-22,一物體以40J的初動能從斜面頂端下滑,途經A點時,動能已減少10J,機械能已減少30J;到達底端時,速度剛好減為零.若使該物體從斜面底端沿斜面上滑,要能使其達到頂端,則上滑的初動能至少應為____J.
16.水平勻速飛行的轟炸機正向敵方陣地上空飛來,被水平地面上與飛機直線距離為l的敵方陣地雷達發現,設飛機速度矢量與雷達在同一豎直面內,這時雷達監測飛機的仰角(即雷達觀察飛機的方向與水平面間的夾角)為θ,與此同時,飛機上自由釋放一顆炸彈,試分析飛機應以多大水平速度飛行,才有可能使炸彈命中敵方雷達?
17.如圖1-9-23所示,在光滑水平面上放置一長為L、質量為M的長方形木板A,木板的右端固定一豎直擋板,擋板上裝有一水平輕彈簧,彈簧原長為l0;木板的左端上放有一質量為m的小滑塊B,滑塊與長木板間的動摩擦因數為μ.今給長木板A一短暫
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時間的沖量,使A獲得某一向左的瞬時速度v0,此后滑塊B將在長木板上相對長木板向右運動并把彈簧壓縮至最短為l.如果最終滑塊B能剛好停在木板A的左端而不掉下,試確定長木板A運動的初速度v0.
18.如圖1-9-24所示,質量為9m的圓木板,中心系一根長為L的細繩,繩的另一端拴一質量為m的小球.最初將小球與圓木板靠在一起從固定鋼板C正上方高h=0.2m處由靜止釋放.鋼板C中心有一孔,孔徑比小球直徑大,但比圓木板直徑小.小球與圓木板落下后,圓木板與鋼板C發生無機械能損失的碰撞,小球穿過孔后繼續下落,運動到細繩繃緊時,球與圓木板達到一共同速度v,若不計空氣阻力,細繩繃緊時,繩的拉力遠大于圓木板和球的重力,要使球與圓木板達到共同速度v時方向向下,試確定細繩的長度L應滿足的條件.
參考答案
1.A 2.B 3.C 4.AB 5.B 6.ACD 7.BCD 8.AD 9.BCD
10.AD 11.BCD 12.C 13.增加 不變
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第三篇:高中物理史 力學
力學1、1638年,意大利物理學家伽利略在《兩種新科學的對話》中用科學推理論證重物體和輕物體下落一樣快;并在比薩斜塔做了兩個不同質量的小球下落的實驗,證明了他的觀點是正確的,推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點(即:質量大的小球下落快是錯誤的);
2、17世紀,伽利略通過構思的理想實驗指出:在水平面上運動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一直運動下去;得出結論:力是改變物體運動的原因,推翻了亞里士多德的觀點:力是維持物體運動的原因。
同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出:如果沒有其它原因,運動物體將繼續以同速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。
3、1687年,英國科學家牛頓在《自然哲學的數學原理》著作中提出了三條運動定律(即牛頓三大運動定律)。
4、20世紀初建立的量子力學和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經典力學不適用于微觀粒子和高速運動物體。
5、1638年,伽利略在《兩種新科學的對話》一書中,運用觀察-假設-數學推理的方法,詳細研究了拋體運動。
6、人們根據日常的觀察和經驗,提出“地心說”,古希臘科學家托勒密是代表;而波蘭天文學家哥白尼提出了“日心說”,大膽反駁地心說。
7、17世紀,德國天文學家開普勒提出開普勒三大定律;
8、牛頓于1687年正式發表萬有引力定律;1798年英國物理學家卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了引力常量;
9、1846年,英國劍橋大學學生亞當斯和法國天文學家勒維烈應用萬有引力定律,計算并觀測到海王星,1930年,美國天文學家湯苞用同樣的計算方法發現冥王星。
10、我國宋朝發明的火箭是現代火箭的鼻祖,與現代火箭原理相同;
俄國科學家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父,他首先提出了多級火箭和慣性導航的概念。
11、1957年10月,蘇聯發射第一顆人造地球衛星;
1961年4月,世界第一艘載人宇宙飛船“東方1號”帶著尤里加加林第一次踏入太空。
第四篇:高中物理學習技巧
高中物理學習技巧
一、學會用物理概念思考物理問題
物理概念和物理規律是物理現象的高度概括,看上去簡潔的表達,其中卻蘊藏著豐富的知識。所以,在每解決一個物理問題時,一定要弄清楚相對應的物理概念和物理規律。例如,在漂浮的木塊上放一個重物,使木塊剛好沒在水中,這個木塊是處于懸浮狀態嗎?
這里就應該清楚“什么是懸浮?”,課本中講“物體的浮沉條件”時,只說明浮力等于重力時物體處于懸浮狀態。如果你僅僅記住這些是不夠的,還不能夠深刻理解懸浮的含義。仔細理解懸浮現象產生的過程,你就會明白懸浮物體的兩個特點:一是只受重力和浮力,二是懸浮物體可以靜止液面下的任何地方。那么,剛才例題中的木塊是否處于懸浮狀態的問題就迎刃而解了。
二,認清物理狀態和物理過程。
物理狀態和物理過程構成了物理現象,物理狀態反映了研究對象在某時刻、某位置的物理量,例如:火車發車時刻,進站時刻,重錘在6厘米高的地方。
物理過程則反映了研究對象在某段時間、某段路程的物理量,例如:火車出發到進站這段時間內的平均速度多大?重錘下落重力做功多少?
在復雜的物理現象中,認清所需的物理狀態,確認出所需的狀態物理量,然后再認清不同狀態間的物理過程,確認出所需的過程和物理量。最后利用物理概念和物理規律把這些物理量建立起關系,就可解決問題了。
三,遇到問題及早解決
高中物理現象比初中物理現象的容量要大得多,遇到的問題自然也很多。如果不及早解決遇到的問題,勢必會對以后的學習產生較大的影響。
高一的力學知識是整個高中物理的基礎,好多電場現象、磁場現象,都要轉化為力學現象來解決。所以整個高一階段,要下大力氣來學習物理知識。課前充分預習,課上認真聽講,課后先仔細歸納,后完成作業。
第五篇:高中物理力學知識點總結與歸納
高中物理力學知識點總結與歸納(1)
1.力的作用、分類及圖示
⑴力是物體對物體的作用,其特點有一下三點:①成對出現,力不能離開物體而獨立存在;②力能改變物體的運動狀態(產生加速度)和引起形變;③力是矢量,力的大小、方向、作用點是力的三要素。
⑵力的分類:①按力的性質分類;②按力的效果分類。
⑶力的圖示:畫圖的幾個關鍵點①作用點,即物體的受力點;②力的方向,在線的末端用箭頭標出;③選定標度,并按大小結合標度分段。
2.重力
⑴產生:①由于地球吸引而產生(但不等于萬有引力)。②方向豎直向下。③作用點在重心。
⑵大小:①G=mg,在地球上不同地點g不同。②重力的大小可用彈簧秤測出。
⑶重心:①質量分布均勻的有規則形狀物體的重心,在它的幾何中心。②質量分布不均勻或不規則形狀物體的重心,除與物體的形狀有關外,還與質量的分布有關。③重心可用懸掛法測定。④物體的重心不一定在物體上。
3.彈力
⑴產生:①物體直接接觸且產生彈性形變時產生。②壓力或支持力的方向垂直于支持面而指向被壓或被支持的物體;③繩的拉力方向沿著繩而指向繩收縮的方向。
有接觸的物體間不一定有彈力,彈力是否存在可用假設法判斷,即假設彈力存在,通過分析物體的合力和運動狀態判斷。
⑵胡克定律:在彈性限度內,F=KX,X-是彈簧的伸長量或縮短量。
4.摩擦力
⑴靜摩擦力:①物接觸、相互擠壓(即存在彈力)、有相對運動趨勢且相對靜止時產生。②方向與接觸面相切,且與相對運動趨勢方向相反。③除最大靜摩擦力外,靜摩擦力沒有一定的計算式,只能根據物體的運動狀態按力的平衡或F=ma方法求。
判斷它的方向可采用“假設法”,即如無靜摩擦力時物體發生怎樣的相對運動。
⑵滑動摩擦力:①物接觸、相互擠壓且在粗糙面上有相對運動時產生。②方向與接觸面相切且與相對運動方向相反(不一定與物的運動方向相反)②大小f=μFN。(FN不一定等于重力)。
滑動摩擦力阻礙物體間的相對運動,但不一定阻礙物體的運動。
摩擦力既可能起動力作用,也可能起阻力作用。
5.力的合成與分解
⑴合成與分解:①合力與分力的效果相同,可以根據需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四邊形法則,平行四邊形法則對任何矢量的合成都適用,力的合成與分解也可用正交分解法。③兩固定力只能合成一個合力,一個力可分解成無數對分力,但力的分解要根據實際情況決定。
⑵合力與分力關系:①兩分力與合力F1 +F2 ≥F≥F1 -F2,但合力不一定大于某一分力。②對于三個分力與合力的關系,它們同向時為最大合力,但最小合力則要考慮其中兩力的合力與第三個力的關系,例如3N、4N、5N三個力,其最大合力F=3+4+5=12N,但最小合力不是等于三者之差,而是等于0。
6.在共點力作用下物體的平衡
⑴物體所處狀態:①此時物體所受合力=0。②物處于靜止或勻速運動狀態,即平衡狀態。
⑵兩平衡力與作用反作用力:①平衡力作用在同一物體上,其效果可互相抵消,它們不一定是同一性質的力;②作用與反作用力分別作用在兩不同的物體上,其效果不能互相抵消(其效果要結合各個物體的其他受力情況分析),但必是同一性質的力。
7.物體的受力分析
⑴確定研究對象:①隔離法:研究對象只選一個物體。②整體法:研究對象是幾個物體組成的系統。③應用整體法一般要求這幾個物體的運動加速度相同,包括系統中各物體均處于平衡狀態(當加速度不同時,也可應用)。
⑵作力的示意圖(力圖):
①選擇對象。②按順序畫:一般按重力、彈力、摩擦力的順序畫受力圖,應用整體法時系統中各物體間相互作用力(內力)不要畫。③注意摩擦力:是否存在,方向如何。④注意效果力:它是由其他的“性質力”如彈力、重力等提供的,不要把這些“效果力”再重復作為一個單獨的力參與受力分析。⑤作圖準確。