高中典型物理模型及方法(精華)
◆1.連線體模型:是指運動中幾個物體或疊放在一起、或並排擠放在一起、或用細繩、細桿聯絡在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法和隔離法。
整體法是指連線體內的物體間無相對運動時,可以把物體組作為整體,對整體用牛二定律列方程
隔離法是指在需要求連線體內各部分間的相互作用(如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等)時,把某物體從連線體中隔離出來進行分析的方法。
連線體的圓周運動:兩球有相同的角速度;兩球構成的系統機械能守恆(單個球機械能不守恆)
f1>f2 m1>m2 n1n5對6= (m為第6個以後的質量) 第12對13的作用力 n12對13=
◆2.水流星模型(豎直平面內的圓周運動——是典型的變速圓周運動)
研究物體,並且經常出現臨界狀態。(圓周運動例項)
火車轉彎
汽車過拱橋、凹橋3
飛機做俯衝運動時,飛行員對座位的壓力。
物體在水平面內的圓周運動(汽車在水平公路轉彎,水平轉盤上的物體,繩拴著的物體在光滑水平面上繞繩的一端旋轉)和物體在豎直平面內的圓周運動(翻滾過山車、水流星、雜技節目中的飛車走壁等)。
萬有引力——衛星的運動、庫侖力——電子繞核旋轉、洛侖茲力——帶電粒子在勻強磁場中的偏轉、重力與彈力的合力——錐擺、(關健要搞清楚向心力怎樣提供的)
(1)火車轉彎:設火車彎道處內外軌高度差為h,內外軌間距l,轉彎半徑r。由於外軌略高於內軌,使得火車所受重力和支援力的合力f合提供向心力。
(是內外軌對火車都無摩擦力的臨界條件)
①當火車行駛速率v等於v0時,f合=f向,內外軌道對輪緣都沒有側壓力
②當火車行駛v大於v0時,f合③當火車行駛速率v小於v0時,f合》f向,內軌道對輪緣有側壓力,f合-n'=
即當火車轉彎時行駛速率不等於v0時,其向心力的變化可由內外軌道對輪緣側壓力自行調節,但調節程度不宜過大,以免損壞軌道。火車提速靠增大軌道半徑或傾角來實現
2.解決勻速圓周運動問題的一般方法
(1)明確研究物件,必要時將它從轉動系統中隔離出來。
(2)找出物體圓周運動的軌道平面,從中找出圓心和半徑。
(3)分析物體受力情況,千萬別臆想出乙個向心力來。
(4)建立直角座標系(以指向圓心方向為x軸正方向)將力正交分解。
(5)3.離心運動
在向心力公式fn=mv2/r中,fn是物體所受合外力所能提供的向心力,mv2/r是物體作圓周運動所需要的向心力。當提供的向心力等於所需要的向心力時,物體將作圓周運動;若提供的向心力消失或小於所需要的向心力時,物體將做逐漸遠離圓心的運動,即離心運動。其中提供的向心力消失時,物體將沿切線飛去,離圓心越來越遠;提供的向心力小於所需要的向心力時,物體不會沿切線飛去,但沿切線和圓周之間的某條曲線運動,逐漸遠離圓心。
◆3斜面模型(搞清物體對斜面壓力為零的臨界條件)
斜面固定:物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定
=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 > tg物體靜止於斜面
< tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin一cos
◆4.輕繩、杆模型
繩只能受拉力,桿能沿杆方向的拉、壓、橫向及任意方向的力。
如圖:杆對球的作用力由運動情況決定只有=arctg()時才沿杆方向
最高點時杆對球的作用力;最低點時的速度?,杆的拉力? 若小球帶電呢?
假設單b下擺,最低點的速度vb= mgr=
整體下擺2mgr=mg+
= ; => vb=
所以ab杆對b做正功,ab杆對a做負功
◆ 5.通過輕繩連線的物體
在沿繩連線方向(可直可曲),具有共同的v和a。
特別注意:兩物體不在沿繩連線方向運動時,先應把兩物體的v和a在沿繩方向分解,求出兩物體的v和a的關係式,
被拉直瞬間,沿繩方向的速度突然消失,此瞬間過程存在能量的損失。
討論:若作圓周運動最高點速度 v0<,運動情況為先平拋,繩拉直時沿繩方向的速度消失
即是有能量損失,繩拉緊後沿圓周下落機械能守恆。而不能夠整個過程用機械能守恆。
求水平初速及最低點時繩的拉力?
換為繩時:先自由落體,在繩瞬間拉緊(沿繩方向的速度消失)有能量損失(即v1突然消失),再v2下擺機械能守恆
例:擺球的質量為m,從偏離水平方向30°的位置由靜釋放,設繩子為理想輕繩,求:小球運動到最低點a時繩子受到的拉力是多少?
◆5.超重失重模型
系統的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)
向上超重(加速向上或減速向下)f=m(g+a);向下失重(加速向下或減速上公升)f=m(g-a)
難點:乙個物體的運動導致系統重心的運動
1到2到3過程中 (1、3除外)超重狀態
繩剪斷後台稱示數鐵木球的運動
系統重心向下加速用同體積的水去補充
斜面對地面的壓力?
地面對斜面摩擦力?
導致系統重心如何運動?
◆6.碰撞模型:
兩個相當重要典型的物理模型,後面的動量守恆中專題講解
◆7.子彈打擊木塊模型:
◆8.人船模型:
乙個原來處於靜止狀態的系統,在系統內發生相對運動的過程中,
在此方向遵從動量守恆方程:mv=mv;ms=ms ;位移關係方程 s+s=d s= m/m=lm/lm
載人氣球原靜止於高h的高空,氣球質量為m,人的質量為m.若人沿繩梯滑至地面,則繩梯至少為多長?
◆9.彈簧振子模型:f=-kx (x、f、a、v、a、t、f、ek、ep等量的變化規律)水平型或豎直型
◆10.單擺模型:t=2 (類單擺)利用單擺測重力加速度
◆11.波動模型:特點:傳播的是振動形式和能量,介質中各質點只在平衡位置附近振動並不隨波遷移。
各質點都作受迫振動,
起振方向與振源的起振方向相同,
離源近的點先振動,
沒波傳播方向上兩點的起振時間差=波在這段距離內傳播的時間
波源振幾個週期波就向外傳幾個波長。
波從一種介質傳播到另一種介質,頻率不改變, 波速v=s/t=/t=f
波速與振動速度的區別波動與振動的區別:波的傳播方向質點的振動方向(同側法)
知波速和波形畫經過δt後的波形(特殊點畫法和去整留零法)
◆12.圖象模形:識圖方法: 一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點
明確:點、線、面積、斜率、截距、交點的含義
中學物理中重要的圖象
運動學中的s-t圖、v-t圖、振**象x-t圖以及波**象y-x圖等。
電學中的電場線分布圖、磁感線分布圖、等勢面分布圖、交流電圖象、電磁振盪i-t圖等。
實驗中的圖象:如驗證牛頓第二定律時要用到a-f圖象、f-1/m圖象;用「伏安法 」測電阻時要畫i-u圖象;測電源電動勢和內電阻時要畫u-i圖;用單擺測重力加速度時要畫的圖等。
在各類習題中出現的圖象:如力學中的f-t圖、電磁振盪中的q-t圖、電學中的p-r圖、電磁感應中的φ-t圖、e-t圖等。
●模型法常常有下面三種情況
(1)「物件模型」:即把研究的物件的本身理想化.
用來代替由具體物質組成的、代表研究物件的實體系統,稱為物件模型(也可稱為概念模型),
實際物體在某種條件下的近似與抽象,如質點、光滑平面、理想氣體、理想電表等;
常見的如「力學」中有質點、點電荷、輕繩或杆、輕質彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質等;
(2)條件模型:把研究物件所處的外部條件理想化.排除外部條件中干擾研究物件運動變化的次要因素,突出外部條件的本質特徵或最主要的方面,從而建立的物理模型稱為條件模型.
(3)過程模型:把具體過理過程純粹化、理想化後抽象出來的一種物理過程,稱過程模型
理想化了的物理現象或過程,如勻速直線運動、自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動、勻速圓周運動、簡諧運動等。
有些題目所設物理模型是不清晰的,不宜直接處理,但只要抓住問題的主要因素,忽略次要因素,恰當的將複雜的物件或過程向隱含的理想化模型轉化,就能使問題得以解決。
高中物理典型物理模型及方法
1.連線體模型 是指運動中幾個物體或疊放在一起 或並排擠放在一起 或用細繩 細桿聯絡在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法和隔離法。整體法是指連線體內的物體間無相對運動時,可以把物體組作為整體,對整體用牛二定律列方程 隔離法是指在需要求連線體內各部分間的相互作用 如求相互間的壓力或相互間的摩...
高中典型物理模型及解題方法
1.連線體模型 是指運動中幾個物體或疊放在一起 或並排擠放在一起 或用細繩 細桿聯絡在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法和隔離法。整體法是指連線體內的物體間無相對運動時,可以把物體組作為整體,對整體用牛二定律列方程 隔離法是指在需要求連線體內各部分間的相互作用 如求相互間的壓力或相互間的摩...
高中物理基礎知識總結19典型物理模型及方法
1 火車轉彎 設火車彎道處內外軌高度差為h,內外軌間距l,轉彎半徑r。由於外軌略高於內軌,使得火車所受重力和支援力的合力f合提供向心力。是內外軌對火車都無摩擦力的臨界條件 當火車行駛速率v等於v0時,f合 f向,內外軌道對輪緣都沒有側壓力 當火車行駛v大於v0時,f合 當火車行駛速率v小於v0時,f...