高中物理常见的物理模型

专题高中物理力学常见物理模型高考中常出现的物理模型斜面模型叠加体模型包含滑块子弹射入弹簧轻绳轻杆连接体模型传送带模型人船模型碰撞模型等一斜面模型每年各地高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题以下结论有助于更好更快地理清解题思路和方法自由释放的滑块能在斜面上如右图匀速下滑时与之间的动摩擦因数自由释放的滑块在斜面上如右图所示静止或匀速下滑时斜面对水平地面的静摩擦力为零加速下滑时斜面对水平地面的静摩擦力水平向右减速下滑时斜面对水平地面的静摩擦力水平向左自由释放的滑块在斜面上如右图所示匀速下滑时对水平地面的静摩擦力为零这一过程中再在上加上任何方向的作用力在停止前对水平地面的静摩擦力依然为零悬挂有物体的小车在斜面上滑行如右图所示向下的加速度时悬绳稳定时将垂直于斜面向下的加速度时悬绳稳定时将偏离垂直方向向上向下的加速度时悬绳将偏离垂直方向向下在倾角为的斜面上以速度平抛一小球如右图所示落到斜面上的时间落到斜面上时速度的方向与水平方向的夹角恒定且与初速度无关经过小球距斜面最远最大距离如图所示当整体有向右的加速度时能在斜面上保持相对静止Gray在如下图所示的物理模型中当回路的总电阻恒定导轨光滑时棒所能达到的稳定速度Gray如下图所示当各接触面均光滑时在小球从斜面顶端滑下的过程中斜面后退的位移二叠加体模型叠加体模型包括滑块子弹打木块滑环直杆传送带等模型传送带另详述在高考中频现常需求解摩擦力相对滑动路程摩擦生热多次作用后的速度等两个典型情境和结论需熟记和灵活运用滑块包括子弹射击模型常用的力学规律叠放的长方体物块在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程中如下左图所示之间无摩擦力作用如上右图所示一对滑动摩擦力做的总功一定为负值其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量与单个物体的位移无关即摩相运动学规律追及问题或相对运动问题动力学规律牛顿第二定律能量的规律动能定理和能量守恒定律动量的规律系统总动量守恒图像的描述运动图像三弹簧模型高考常以弹簧为载体设计出各类试题这类试题涉及静力学问题动力学问题功能问题动量守恒和能量守恒问题振动问题等几乎贯穿了整个力学的知识体系对于弹簧从受力角度看弹簧上的弹力是变力从能量角度看弹簧是个储能元件题目类型有静力学中的弹簧问题动力学中的弹簧问题与动量和能量有关的弹簧问题现将有关弹簧问题分类剖析热点一静力学中的弹簧问题胡克定律对弹簧秤的两端施加沿轴线方向大小不同的拉力弹簧秤的示数一定等于挂钩上的拉热点二动力学中的弹簧问题瞬时加速度问题与轻绳轻杆不同一端固定另一端接有物体的弹簧形变不会发生突变弹力也不会发生突变如图所示将下压后撤去外力弹簧在恢复原长时刻与开始分离热点三能量动量相关的弹簧问题与动量能量相关的弹簧问题在解析过程中以下两点结论的应用非常重要弹簧压缩和伸长的形变相同时弹簧的弹性势能相等弹簧连接两个物体做变速运动时弹簧处于原长时两物体的相对速度最大弹簧的形变最大时两物体的速度相等四传送带模型皮带传送类问题中物体所受的摩擦力的大小和方向运动性质都具有变化性涉及力相对运动能量转化等各方面的知识能较好地考查学生分析物理过程及应用物理规律解答物理问题的能力对于滑块静止放在匀速传动的传送带上的模型以下结论需熟记滑块加速过程的位移等于滑块与传送带相对滑动的距离对于水平传送带滑块加速过程中传送带对其做的功等于这一过程由摩擦产生的热量即传送装置在这一过程需额外相对空载做的功摩传送带问题分类按放置分水平倾斜水平与倾斜交接按转向分顺时针逆时针按问题分运动学型如运动时间痕迹问题运动图像问题动力学型能量守恒型传送带问题解题策略受力分析和运动分析是基础首先根据初始条件比较对地的速度物与传的大小与方向明确物体受到的摩擦力的种类及其规律然后分析出物体受的合外力和加速度大小和方向再结合物体的初速度确定物体的运动性质当物传且方向相同时物体能否与皮带保持相对静止采用假设法假设能否成立关键看静是否在之间对于倾斜传送带一般需要结合的大小关系进行分析比较与受力分析的关键是摩擦力分析物体和传送带等速时刻是摩擦力大小方向运动性质的突变临界点参考系的正确选择是关键根据合外力和初速度明确物体的运动性质是以地面为参考系的根据运动学公式计算时都是以地面为参考系的物体在传送带上的划痕相物传是以传送带为参考系的涉及到摩擦力的方向摩擦生热现象中相都是以传送带为参考系的传送带问题中的功能分析传送带对物体做功物克服做功克传产生的内能相对如物体无初速放在水平传送带上则在整个加速过程中物体获得的动能和因摩擦而产生的热量有如下关系热点一水平放置运行的传送带处理水平放置的传送带问题首先是要对放在传送带上的物体进行受力分析分清物体所受摩擦力是阻力还是动力其二是对物体进行运动状态分析即对静态动态终态进行分析和判断对其全过程作出合理分析推论进而采用有关物理规律求解木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中子弹木块和传送带这一系统产生的热能是多少热点二倾斜放置运行的传送带问题倾斜传送带是指两皮带轮等大轴心共面但不在同一水平线上不等高传送带将物体在斜面上传送的装置处理这类问题同样是先对物体进行受力分析再判断摩擦力的方向是关键正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口