高中物理常見十種模型3

高中物理常見十種模型目錄CONTENTS質(zhì)點模型勻變速直線運動模型拋體運動模型圓周運動模型萬有引力定律與天體運動模型目錄CONTENTS機械能守恒定律模型電場與磁場模型恒定電流模型電磁感應(yīng)模型振動和波模型01質(zhì)點模型質(zhì)點定義質(zhì)點性質(zhì)質(zhì)點定義及性質(zhì)質(zhì)點具有質(zhì)量，但沒有體積和形狀。因此，質(zhì)點的位置可以用一個坐標(biāo)點來表示。質(zhì)點的運動狀態(tài)可以用速度、加速度等物理量來描述。質(zhì)點是一個理想化的物理模型，它忽略了物體的形狀和大小，只考慮物體的質(zhì)量。在物體的大小和形狀對所研究的問題影響可忽略不計時，可將物體視為質(zhì)點。牛頓運動定律勻速直線運動勻變速直線運動質(zhì)點運動規(guī)律質(zhì)點的運動遵循牛頓運動定律，即F=ma。其中，F(xiàn)是作用在質(zhì)點上的合外力，m是質(zhì)點的質(zhì)量，a是質(zhì)點的加速度。當(dāng)質(zhì)點所受合外力為零時，質(zhì)點將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。當(dāng)質(zhì)點所受合外力為恒力時，質(zhì)點將做勻變速直線運動。其加速度恒定，速度隨時間均勻變化。01020304例題1分析例題2分析典型例題分析一質(zhì)點在水平面上做勻變速直線運動，初速度為v0，加速度為a，經(jīng)過時間t后，質(zhì)點的速度變?yōu)槎嗌?？根?jù)勻變速直線運動的規(guī)律，質(zhì)點的速度隨時間均勻變化。因此，經(jīng)過時間t后，質(zhì)點的速度v=v0+at。自由落體運動是初速度為零、只受重力的勻加速直線運動。根據(jù)勻變速直線運動的位移公式s=1/2at^2，可得質(zhì)點在t秒內(nèi)的位移s=1/2gt^2。一質(zhì)點在豎直方向上做自由落體運動，已知重力加速度為g，求質(zhì)點在t秒內(nèi)的位移。02勻變速直線運動模型

勻變速直線運動基本公式速度公式$v=v_0+at$，其中$v_0$是初速度，$a$是加速度，$t$是時間。該公式用于計算物體在勻變速直線運動中的速度。位移公式$x=v_0t+frac{1}{2}at^2$，其中$x$是位移。該公式用于計算物體在勻變速直線運動中的位移。速度位移關(guān)系式$v^2-v_0^2=2ax$，該公式揭示了速度、位移和加速度之間的關(guān)系。在勻變速直線運動中，物體的速度隨時間線性變化。因此，在$v-t$圖像上，物體的運動軌跡是一條傾斜的直線。直線的斜率表示加速度，直線與縱軸的交點表示初速度。$v-t$圖像在勻變速直線運動中，物體的位移隨時間二次方變化。因此，在$x-t$圖像上，物體的運動軌跡是一條拋物線。拋物線的開口方向和寬窄程度反映了加速度的大小和方向。$x-t$圖像勻變速直線運動圖像分析例題二一物體以$10m/s$的初速度做勻減速直線運動，加速度大小為$2m/s^2$，求物體在$4s$內(nèi)的位移和$4s$末的速度。例題一一物體從靜止開始做勻加速直線運動，加速度為$2m/s^2$，求物體在第$3s$末的速度和$3s$內(nèi)的位移。例題三一物體做勻變速直線運動，初速度為$4m/s$，加速度為$2m/s^2$，方向與初速度方向相反。當(dāng)物體速度減小到零時，求物體的位移和所用時間。典型例題分析03拋體運動模型運動軌跡水平方向豎直方向合速度平拋運動規(guī)律及特點01020304平拋運動的軌跡是一條拋物線。物體在水平方向上做勻速直線運動，水平分速度保持不變。物體在豎直方向上做自由落體運動，豎直分速度逐漸增大。物體的合速度大小和方向都在不斷變化，合速度的方向與水平方向的夾角逐漸減小。運動軌跡水平方向豎直方向合速度斜拋運動規(guī)律及特點斜拋運動的軌跡是一條斜線。物體在豎直方向上做豎直上拋運動，豎直分速度先減小后增大。物體在水平方向上做勻速直線運動，水平分速度保持不變。物體的合速度大小和方向都在不斷變化，合速度的方向與水平方向的夾角先增大后減小。例題1一物體以一定的初速度水平拋出，落地時速度與水平方向的夾角為θ，求物體在空中運動的時間t。例題2一物體以一定的初速度斜向上拋出，最高點與拋出點的距離為h，求物體拋出時的初速度v0。例題3一物體以一定的初速度平拋，經(jīng)過時間t后物體的速度方向與水平方向的夾角為θ，求物體拋出時的初速度v0及物體在這段時間內(nèi)下落的距離h。典型例題分析04圓周運動模型$v=frac{2pir}{T}$，其中$v$是線速度，$r$是半徑，$T$是周期。線速度公式$omega=frac{2pi}{T}$，其中$omega$是角速度。角速度公式$a_n=frac{v^2}{r}=omega^2r$，其中$a_n$是向心加速度。向心加速度公式勻速圓周運動基本公式向心加速度與向心力的關(guān)系$F_n=ma_n$，其中$F_n$是向心力，$m$是質(zhì)量。向心力來源勻速圓周運動的向心力可以由合外力提供，如重力、彈力、摩擦力等。向心加速度與向心力關(guān)系例題1解析例題2解析典型例題分析根據(jù)勻速圓周運動基本公式，可以求出線速度$v=frac{2pir}{T}$和向心加速度$a_n=frac{v^2}{r}$，再根據(jù)向心加速度與向心力的關(guān)系$F_n=ma_n$，可以求出小球受到的向心力大小。一個質(zhì)量為$m$的小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑為$r$，周期為$T$，求小球受到的向心力大小。在最高點和最低點時，小球受到的重力和拉力的合力提供向心力。根據(jù)勻速圓周運動基本公式和向心加速度與向心力的關(guān)系，可以分別求出在最高點和最低點時受到的向心力大小。一個質(zhì)量為$m$的小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑為$r$，周期為$T$，求小球在最高點和最低點時受到的向心力大小。05萬有引力定律與天體運動模型自然界中任何兩個物體都存在相互吸引的力，這種力的大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。萬有引力定律F=G*m1*m2/r^2，其中G為萬有引力常數(shù)，m1和m2分別為兩個物體的質(zhì)量，r為它們之間的距離。萬有引力表達式萬有引力定律內(nèi)容及表達式所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。開普勒第一定律開普勒第二定律開普勒第三定律對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。030201天體運動基本規(guī)律例題一01地球和月球的質(zhì)量分別為M和m，它們之間的平均距離為R。求地球?qū)υ虑虻娜f有引力大小。例題二02已知某行星繞太陽運動的軌道半徑為r，周期為T。求該行星的線速度和向心加速度大小。例題三03假設(shè)有一個質(zhì)量為M的星球，其表面附近有一質(zhì)量為m的物體在做勻速圓周運動。已知該物體的運動周期為T，星球的半徑為R。求該星球表面的重力加速度大小。典型例題分析06機械能守恒定律模型只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能之和保持不變，即$E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}$。機械能守恒條件及表達式機械能守恒表達式機械能守恒條件03彈性勢能的變化與彈力做功的關(guān)系彈簧彈力對物體所做的功等于彈簧彈性勢能的減少量，即$W_{彈}=-DeltaE_{彈}$。01功能原理合外力對物體所做的功等于物體動能的增量，即$W_{合}=DeltaE_{k}$。02重力做功與重力勢能變化的關(guān)系重力對物體所做的功等于物體重力勢能的減少量，即$W_{G}=-DeltaE_{p}$。功能關(guān)系在機械能守恒中應(yīng)用一個質(zhì)量為$m$的小球從高度為$h$的光滑斜面頂端由靜止開始下滑，求小球滑到斜面底端時的速度大小。例題一一個質(zhì)量為$m$的小球用長為$L$的細線懸掛于$O$點，將其拉至水平位置后釋放，求小球經(jīng)過最低點時的速度大小及細線對小球的拉力大小。例題二一個質(zhì)量為$m$的物體以初速度$v_0$從地面豎直上拋，求物體上升的最大高度及落回地面時的速度大小。例題三典型例題分析07電場與磁場模型電場強度、電勢、電勢能等基本概念電荷在電場中具有的勢能，其大小等于將電荷從該點移到參考點時電場力所做的功。電勢能也具有相對性。電勢能描述電場的力的性質(zhì)的物理量，其大小等于單位電荷在電場中受到的電場力。電場強度的方向即為正電荷在該點所受電場力的方向。電場強度描述電場能的性質(zhì)的物理量，其大小等于將單位正電荷從該點移到參考點（零電勢點）時電場力所做的功。電勢具有相對性，其大小與參考點的選擇有關(guān)。電勢磁場方向磁場的方向可以根據(jù)放入磁場中的小磁針N極所指的方向來確定。磁場方向具有矢量性，遵守平行四邊形定則。磁感應(yīng)強度描述磁場強弱和方向的物理量，其大小等于單位長度通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的大小。磁感應(yīng)強度的方向即為通電導(dǎo)線所受安培力的方向。磁場方向、磁感應(yīng)強度等基本概念帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中受到電場力的作用，根據(jù)牛頓第二定律可以確定粒子的加速度，進而確定其運動軌跡和速度變化。帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力的作用，根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律可以確定粒子的運動軌跡和速度變化。當(dāng)粒子速度方向與磁場方向平行時，粒子不受洛倫茲力作用。當(dāng)帶電粒子同時處于電場和磁場中時，其運動規(guī)律受到電場力和洛倫茲力的共同作用。根據(jù)力的合成與分解原則，可以確定粒子的運動軌跡和速度變化。帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在電磁場中的運動帶電粒子在電磁場中運動規(guī)律123例題二例題一例題三典型例題分析分析帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律，包括運動軌跡、速度變化等。通過解題過程加深對電場強度和電勢等基本概念的理解。分析帶電粒子在勻強磁場中的運動規(guī)律，包括運動軌跡、速度變化等。通過解題過程加深對磁場方向和磁感應(yīng)強度等基本概念的理解。分析帶電粒子在電磁場中的運動規(guī)律，包括運動軌跡、速度變化等。通過解題過程加深對電磁場對帶電粒子作用的理解，提高綜合運用知識解決問題的能力。08恒定電流模型歐姆定律及電阻串并聯(lián)特點歐姆定律在同一電路中，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。電阻串并聯(lián)特點串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和。通過測量電源兩端電壓和流過電源的電流，利用歐姆定律計算得到電源電動勢和內(nèi)阻。伏安法在電源兩端并聯(lián)一個已知阻值的電阻，測量電源兩端電壓和流過已知電阻的電流，利用歐姆定律計算得到電源電動勢和內(nèi)阻。伏阻法在電源兩端串聯(lián)一個已知阻值的電阻，測量流過電源的電流和已知電阻兩端的電壓，利用歐姆定律計算得到電源電動勢和內(nèi)阻。安阻法電源電動勢和內(nèi)阻測量方法123根據(jù)閉合電路歐姆定律，可以判斷電路中各元件的工作狀態(tài)，如電阻、電源等是否正常工作。判斷電路中各元件的工作狀態(tài)通過閉合電路歐姆定律，可以計算電路中的電流和電壓，進而求解其他相關(guān)物理量。計算電路中的電流和電壓當(dāng)電路中的某個元件發(fā)生變化時，可以通過閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化過程。分析電路的動態(tài)變化閉合電路歐姆定律應(yīng)用例題二分析含有電源、電阻和滑動變阻器的并聯(lián)電路，求解滑動變阻器滑片移動時電路中的電流和電壓變化。例題三分析含有電源、電阻和電容器的復(fù)雜電路，求解電容器充電和放電過程中的電流和電壓變化。例題一分析含有電源和電阻的串聯(lián)電路，求解電路中的電流和電壓。典型例題分析09電磁感應(yīng)模型當(dāng)穿過回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁通量對時間的變化率成正比。法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦ/Δt（普適公式）或E=BLVsinA（切割磁感線運動）。表達式法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容及表達式動生電動勢由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。計算方法：E=BLVsinA，其中B為磁感應(yīng)強度，L為導(dǎo)體長度，V為導(dǎo)體運動速度，A為導(dǎo)體運動方向與磁場方向的夾角。感生電動勢由于磁場變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。計算方法：E=nΔΦ/Δt，其中n為線圈匝數(shù)，ΔΦ為磁通量的變化量，Δt為時間變化量。動生和感生電動勢產(chǎn)生機理及計算方法VS當(dāng)一個線圈中的電流發(fā)生變化時，它所產(chǎn)生的磁通量也會隨之變化，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種由于線圈本身電流變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢?；ジ鞋F(xiàn)象兩個相鄰的線圈之間，當(dāng)一個線圈中的電流發(fā)生變化時，它所產(chǎn)生的磁通量會穿過另一個線圈，從而在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種由于一個線圈中電流變化而在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象自感和互感現(xiàn)象分析例題1：一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e=220√2sin100πt（V）。則下列說法正確的是（）。典型例題分析A.t=0時，線圈平面位于中性面B.t=0時，穿過線圈的磁通量為零C.t=0.01s時，e有最大值典型例題分析D.t=0.04s時，e的瞬時值為220V解析：由e=220√2sin100πt（V）可知，該交變電流的ω=100πrad/s，E?=220√2V。當(dāng)t=0時，e=0，此時線圈平面位于中性面，磁通量最大，選項A正確，選項B錯誤；當(dāng)t=0.01s時，e=0，選項C錯誤；當(dāng)t=0.04s時，e的瞬時值為220V，選項D正確。典型例題分析10振動和波模型$x=Asin(omegat+varphi)$，其中$A$為振幅，$omega$為角頻率，$varphi$為初相位。通過公式可以了解振動的周期性、頻率和相位等基本概念。通過振動圖像可以直觀地了解振動的幅度、周期、頻率和相位等信息。在圖像中，振幅$A$等于最大位移量，周期$T$等于一個完整的振動過程所需時間，頻率$f=1/T$，相位則反映了振動的起始狀態(tài)。簡諧振動基本公式圖像分析方法簡諧振動基本公式和圖像分析方法機械波傳播方向和質(zhì)點振動方向判斷方法機械波傳播方向與介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向垂直。在橫波中，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直；在縱波中，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向平行。機械波傳播方向判斷質(zhì)點振動方向可通過觀察波形圖上質(zhì)點的位移變化來確定。在波形圖上，質(zhì)點位移最大處即為波峰或波谷，位移為零處即為平衡位置。質(zhì)點振動方向指向其位移增大的方向。質(zhì)點振動方向判斷干涉現(xiàn)象分析當(dāng)兩列或多列波的頻率相同、相位差恒定且振動方向相同時，它們會在空間某些區(qū)域產(chǎn)生加強或減弱的振動，形成干涉現(xiàn)象。加強區(qū)的振幅等于各列波振幅之和，減弱區(qū)的振幅等于各列波振幅之差。衍射現(xiàn)象分析波在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，會繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為衍射。衍射現(xiàn)象表明波具有繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的能力，即波具有“繞過”的特點。波的干涉和衍射現(xiàn)象分析例題一：一彈簧振子在水平方向上做簡諧振動，其位移$x$隨時間$t$的變化關(guān)系式為$