高中物理常見十種模型

1、高中物理常見十種模型物理模型輕桿、輕繩、輕彈簧模型三種模型輕桿輕繩輕彈簧模型圖示三種模型輕桿輕繩輕彈簧模型特點形變特點方向特點作用效果特點大小突變特點只能發(fā)生微小形變?nèi)彳?，只能發(fā)生微小形變，各處張力大小相等既可伸長，也可壓縮，各處彈力大小相等不一定沿桿，可以是任意方向只能沿繩，指向繩收縮的方向一定沿彈簧軸線，與形變方向相反可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力可以發(fā)生突變可以發(fā)生突變一般不能發(fā)生突變 如圖所示，水平輕桿的一端固定在墻上，輕繩與豎直方向的夾角為37，小球的重力為12 N，輕繩 的拉力為10 N，水平輕彈簧的彈力為9 N，求輕桿對小球的作用力審題點睛輕繩的彈力方向一定沿繩收

2、縮方向，具有唯一性，輕彈簧彈力沿彈簧軸線，方向有兩種可能固定輕桿的彈力方向，具有多種可能性因此應分兩種情況確定輕桿對小球的作用力大小和方向甲乙答案見解析建模感悟彈簧與橡皮筋的彈力特點(1)彈簧與橡皮筋產(chǎn)生的彈力遵循胡克定律Fkx.(2)橡皮筋、彈簧的兩端及中間各點的彈力大小相等(3)彈簧既能受拉力，也能受壓力(沿彈簧軸線)，而橡皮筋只能受拉力作用(4)彈簧和橡皮筋中的彈力均不能突變，但當將彈簧或橡皮筋剪斷時，其彈力立即消失物理模型傳送帶模型中的動力學問題1模型特征一個物體以速度v0(v00)在另一個勻速運動的物體上開始運動的力學系統(tǒng)可看做“傳送帶”模型，如圖甲、乙、丙所示2建模指導傳送帶模型問

3、題包括水平傳送帶問題和傾斜傳送帶問題(1)水平傳送帶問題：求解的關鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷根據(jù)物體與傳送帶的相對速度方向判斷摩擦力方向兩者速度相等是摩擦力突變的臨界條件(2)傾斜傳送帶問題：求解的關鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用如果受到滑動摩擦力作用應進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況當物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變 (18分)(2015四川成都七中開學考試)如圖所示，傳送帶與地面傾角37，從A到B長度為L10.25 m，傳送帶以v010 m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端A

4、無初速地放一個質(zhì)量為m0.5 kg的黑色煤塊，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5.煤塊在傳送帶上經(jīng)過會留下黑色痕跡已知sin 37，g10 m/s2，求：(1)煤塊從A到B的時間；(2)煤塊從A到B的過程中傳送帶上形成痕跡的長度審題點睛(1)煤塊剛放上時，判斷摩擦力的 方向，計算 加速度(2)判斷煤塊能否達到與傳送帶速度 相等，若不 能，煤 塊 從AB加速度不變，若能，則要進一步判斷煤塊能否相對傳送帶滑動(3)達到相同速度后，若煤塊不再滑 動，則勻速 運動到B點，形成的痕跡長度等于傳送帶和煤 塊 對地的位移之差煤塊若相對傳送帶滑動，之后將以另一加速度運動 到B 點，形成 的痕跡與上段留下的痕跡

5、重合，最后結果取兩次痕跡長者答案(1)1.5 s(2)5 m物理模型“滑塊滑板”模型的分析1模型特點：上、下疊放兩個物體，并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動2模型分析解此類題的基本思路：(1)分析滑塊和木板的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度；(2)對滑塊和木板進行運動情況分析，找出滑塊和木板之間的位移關系或速度關系，建立方程特別注意滑塊和木板的位移都是相對地面的位移審題點睛(1)判斷兩者之間是否發(fā)生滑動，要比較兩者之間的摩擦力與最大靜摩擦力的關系，若ffm，則不滑動，反之則發(fā)生滑動(2)兩者發(fā)生相對滑動時，兩者運動的位移都是對地的，注意找位移與板長的關系規(guī)律總結(1

6、)滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；反向運動時，位移之和等于板長(2)滑塊是否會從滑板上掉下的臨界條件是：滑塊到達滑板一端時兩者共速(3)滑塊不能從滑板上滑下的情況下，當兩者共速時，兩者受力、加速度發(fā)生突變物理模型兩種運動的合成與分解實例一、小船渡河模型1模型特點兩個分運動和合運動都是勻速直線運動，其中一個分運動的速度大小、方向都不變，另一分運動的速度大小不變，研究其速度方向不同時對合運動的影響這樣的運動系統(tǒng)可看做小船渡河模型 1.(12分)河寬l300 m，水速v21 m/s，船在靜水中的速度v13 m/s，欲分別按下列要求過河時，船頭應與河岸成多

7、大角度？過河時間是多少？(1)以最短時間過河；(2)以最小位移過河；(3)到達正對岸上游100 m處審題點睛(1)水流速度不影響過河時間，因此當船頭垂直河岸時，過河時間最短；(2)在船速大于水速的情況下，渡河的最小位移等于河寬，要求合速度v垂直河岸即可；(3)欲到達對岸上游100 m處，應使合速度指向該點答案見規(guī)范解答技法點撥求解小船渡河問題的方法求解小船渡河問題有兩類：一是求最短渡河時間，二是求最短渡河位移無論哪類都必須明確以下三點：(1)解決這類問題的關鍵是：正確區(qū)分 分運 動和合 運動，在船的航行方向也就是船頭指向方向的運動，是分運動；船的運動也就是船的實際運動，是合運動，一般情況下與船

8、頭指向不共線(2)運動分解的基本方法，按實 際效果 分解，一般用平行 四邊形定則沿水流方向和船頭指向分解(3)渡河時間只與垂直河岸的船的分速度有關，與水 流 速 度無關物理模型豎直平面內(nèi)圓周運動的“輕桿、輕繩”模型1模型特點在豎直平面內(nèi)做圓周運動的物體，運動至軌道最高點時 的受力情況可分為兩類：一是無支撐(如球與繩連接、沿內(nèi)軌道的“過山車”等)，稱為“輕繩模型”；二是有支 撐(如球與 桿連接、小球在彎管內(nèi)運動等)，稱為“輕桿模型”2模型分析繩、桿模型常涉及臨界問題，分析如下：輕繩模型輕桿模型常見類型過最高點的臨界條件由小球能運動即可，得v臨0輕繩模型輕桿模型討論分析ABD物理模型雙星系統(tǒng)模型1

9、模型特點(1)兩顆星彼此相距較近，且間距保持不變(2)兩顆星靠相互之間的萬有引力做勻速圓周運動(3)兩顆星繞同一圓心做圓周運動2模型分析(1)雙星運動的周期和角速度相等，各以一定的速率繞某一點轉(zhuǎn)動，才不至于因萬有引力作用而吸在一起(2)雙星做勻速圓周運動的向心力大小相等，方向相反(3)雙星繞共同的中心做圓周運動時總是位于旋轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)，且三者在一條直線上(4)雙星軌道半徑之和等于它們之間的距離B總結提升(1)解決雙星問題時，應注意區(qū)分星體間 距與 軌道半徑：萬有引力定律中的r為兩星體間距離，向心力公式中的r為所研究星球做圓周運動的軌道半徑(2)宇宙空間大量存在這樣的雙星系統(tǒng)，如地月系統(tǒng)就可視

10、為一個雙星系統(tǒng)，只不過旋轉(zhuǎn)中心沒有出地殼而已，在不是 很精確的計算中，可以認為月球繞著地球的中心旋轉(zhuǎn)物理模型傳送帶模型中的功能問題1模型概述傳送帶模型典型的有水平和傾斜兩種情況，涉及功能角度的問題主要有：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據(jù)功能關系或能量守恒定律求解2傳送帶模型問題中的功能關系分析(1)功能關系分析：WFEkEpQ.(2)對WF和Q的理解：傳送帶的功：WFFx傳；產(chǎn)生的內(nèi)能QFfs相對3傳送帶模型問題的分析流程 (16分) 如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角30，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v02 m/s的

11、速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可看做質(zhì)點)輕輕 放在 皮帶的底端，經(jīng)過時間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2，求：(1)工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能審題點睛(1)運動過程分析：1.9 s內(nèi)工件是否一直加速？若工件先勻加速后勻速運動，所受摩擦力是否相同？(2)能量轉(zhuǎn)化分析：多消耗的電能轉(zhuǎn)化成了哪幾種能量？各如何表示？建模感悟(1)水平傳送帶：共速后不受摩擦力，不再有能量轉(zhuǎn)化傾斜傳送帶：共速后仍有靜摩擦力，仍有能量轉(zhuǎn)移(2)滑動摩擦力做功，其他能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，靜摩擦力做功，不產(chǎn)生內(nèi)能物理模型“柱體微元”模型的應用1模型構建

12、：物質(zhì)微粒定向移動，以速度方向為軸線從中選取一小圓柱作為研究對象，即為“柱體微元”模型2模型特點(1)柱體內(nèi)的粒子沿軸線可認為做勻速運動(2)柱體長度lvt(v為粒子的速度)，柱體橫截面積Sr2(r為柱體半徑) 來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電 壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流強度為1 mA的細柱形質(zhì)子流已知質(zhì)子電荷量e1019 C這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為多少？假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加 速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L 的 兩 處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別 為N1和N2，則N1N2等于多少？答案1015個21方法總結“柱體微

13、元”模型主要解決類流體問題，如微觀粒子的定向移動、液體流動、氣體流動等問題物理模型電磁感應中的“雙桿”模型1模型分類“雙桿”模型分為兩類：一類是“一動一靜”，甲桿靜止不動，乙桿運動，其實質(zhì)是單桿問題，不過要注意問題包含著一個條件：甲桿靜止、受力平衡另一種情況是兩桿都在運動，對于這種情況，要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢是相加還是相減2分析方法通過受力分析，確定運動狀態(tài)，一般會有收尾狀態(tài)對于收尾狀態(tài)則有恒定的速度或者加速度等，再結合運動學規(guī)律、牛頓運動定律和能量觀點分析求解 (14面上，導軌電阻不計，間距L0.4 m導軌所在空間被分)(2014高考天津卷) 如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導軌

14、固定在傾角30的斜分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN，中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.1 的金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg，電阻R20.1 的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取g10 m/s2.問：(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x3.8 m，此過程中