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AP物理C新考纲来袭!滚动题目深度解析,助你轻松备考

一、新大纲新题目
CB在2024年更新了AP物理4门科目的大纲,内容方面变化不多,但考试时间、出题格式达到了高度统一,这对学习多门物理的学生而言,极大简化了备考安排。为了更充分检验学习成果,在练习旧题目的同时,更应该去认真做官方放出的新题,从而窥测出题人的想法。
目前新题来自于三方面:其一是官方配备的Progress check,其二是2024年官方放出的3套样题,其三是25年考完后的北美&国际卷真题。这些题目中还是有一些较新颖、有难度的题目,学生初次做会遇到不小的麻烦,笔者结合自己授课经验,精选了几道有代表性的题,给大家做深入剖析,以便大家对新大纲的要求做到了解。
典型新题目
1.滚动的深度解析

力学2024年新考纲样题2-第26题
本题的求解其实并不困难,学生需要知道无滑滚动和有滑滚动这两个知识点。
当摩擦系数为0时,物体纯滑动,当摩擦系数足够大,那物体做无滑滚动,这两种情况均不会使能量损失,而当摩擦系数较小但不为0时,物体做有滑滚动,此时摩擦力做功,会耗散能量。做出以上分析,不难得出答案为D。
事实上,能够分析到这一步,就已经完成了考试要求。但有同学问道,为什么这个图像呈现的是曲线的特征?是抛物线吗,函数表达式怎么写?回答这些问题将会有助于大家更深入理解滚动,下面我们来推导一下:

如上,假设摩擦系数小,物体做有滑滚动,写出平动的牛顿第二定律,不难解得:

此外,我们需要关注物体和斜面接触点的速度(或加速度),因为此时接触点的速度不为0,产生了相对运动,如下:

不难求得
,这里我们是令
从而来简化计算。
所以接触点的相对位移 
这里我们用到了
摩擦力做了功,从而致使机械能耗散,下面我们来计算摩擦力的做功:

上式最右侧括号里的表达式可以看作一个函数,即

借助作图软件,不难画出下图。

再加上原表达式的负号,形状就与D选项的图像相差无几。
2. 同类型题在F=ma中的应用
能把上述推导看明白的小伙伴们都是勇士了,那不妨再做一个题目当作练习。

F=ma竞赛2015年第22题
答案是C,留给大家去思考~
三、结语
上面的数学推导是为了让大家深入了解这个题目的具体求解过程,提升大家对无滑滚动、有滑滚动的认识,以及训练复杂运算的能力,单从做题来说,能用定性分析把这个题分析清楚就已经足够了。
本文作者

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