高中物理典型物理模型及方法

1、高中典型物理模型及方法（精華）1.連接體模型：是指運(yùn)動(dòng)中幾個(gè)物體或疊放在一起、或并排擠放在一起、或用細(xì)繩、細(xì)桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問題的基本方法是整體法和隔離法。整體法是指連接體內(nèi)的物體間無相對運(yùn)動(dòng)時(shí),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接體內(nèi)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(shí)，把某物體從連接體中隔離出來進(jìn)行分析的方法。連接體的圓周運(yùn)動(dòng)：兩球有相同的角速度；兩球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(單個(gè)球機(jī)械能不守恒)m1m2與運(yùn)動(dòng)方向和有無摩擦(相同)無關(guān)，及與兩物體放置的方式都無關(guān)。平面、斜面、豎直都一樣。只要兩物體保持相對靜止記?。篘= (N為

2、兩物體間相互作用力), 一起加速運(yùn)動(dòng)的物體的分子m1F2和m2F1兩項(xiàng)的規(guī)律并能應(yīng)用討論：F10；F2=0 N=m2m1F F10；F20N= (就是上面的情況)F=F=F=F1>F2 m1>m2 N1<N2(為什么) N5對6=(m為第6個(gè)以后的質(zhì)量) 第12對13的作用力 N12對13=2.水流星模型(豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng))研究物體通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。(圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例) 火車轉(zhuǎn)彎 汽車過拱橋、凹橋3飛機(jī)做俯沖運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛行員對座位的壓力。物體在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（汽車在水平公路轉(zhuǎn)彎，水平轉(zhuǎn)盤上的物體，繩拴著的物體在光滑水平面上繞

3、繩的一端旋轉(zhuǎn)）和物體在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（翻滾過山車、水流星、雜技節(jié)目中的飛車走壁等）。萬有引力衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、庫侖力電子繞核旋轉(zhuǎn)、洛侖茲力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力錐擺、（關(guān)健要搞清楚向心力怎樣提供的）（1）火車轉(zhuǎn)彎：設(shè)火車彎道處內(nèi)外軌高度差為h，內(nèi)外軌間距L，轉(zhuǎn)彎半徑R。由于外軌略高于內(nèi)軌，使得火車所受重力和支持力的合力F合提供向心力。 (是內(nèi)外軌對火車都無摩擦力的臨界條件)當(dāng)火車行駛速率V等于V0時(shí)，F(xiàn)合=F向，內(nèi)外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓力當(dāng)火車行駛V大于V0時(shí)，F(xiàn)合<F向，外軌道對輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)合+N=當(dāng)火車行駛速率V小于V0時(shí)，F(xiàn)合>F向，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)

4、壓力，F(xiàn)合-N'=即當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)行駛速率不等于V0時(shí)，其向心力的變化可由內(nèi)外軌道對輪緣側(cè)壓力自行調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)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(shí)現(xiàn)（2）無支承的小球，在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)情況：受力：由mg+T=mv2/L知,小球速度越小,繩拉力或環(huán)壓力T越小,但T的最小值只能為零,此時(shí)小球以重力提供作向心力. 結(jié)論：通過最高點(diǎn)時(shí)繩子(或軌道)對小球沒有力的作用(可理解為恰好通過或恰好通不過的條件)，此時(shí)只有重力提供作向心力. 注意討論：繩系小球從最高點(diǎn)拋出做圓周還是平拋運(yùn)動(dòng)。能過最高點(diǎn)條件：VV臨（當(dāng)VV臨時(shí)，繩、軌道對球分別產(chǎn)生拉力、壓力）不能過最高

5、點(diǎn)條件：V<V臨(實(shí)際上球還未到最高點(diǎn)就脫離了軌道)討論： 恰能通過最高點(diǎn)時(shí)：mg=，臨界速度V臨=；可認(rèn)為距此點(diǎn) (或距圓的最低點(diǎn))處落下的物體。此時(shí)最低點(diǎn)需要的速度為V低臨= 最低點(diǎn)拉力大于最高點(diǎn)拉力F=6mg 最高點(diǎn)狀態(tài): mg+T1= (臨界條件T1=0, 臨界速度V臨=, VV臨才能通過)最低點(diǎn)狀態(tài): T2- mg = 高到低過程機(jī)械能守恒: T2- T1=6mg(g可看為等效加速度) 半圓：過程mgR= 最低點(diǎn)T-mg= 繩上拉力T=3mg； 過低點(diǎn)的速度為V低 = 小球在與懸點(diǎn)等高處靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度a=2g與豎直方向成q角下擺時(shí),過低點(diǎn)的速度為V低

6、 =,此時(shí)繩子拉力T=mg(3-2cosq)（3）有支承的小球，在豎直平面作圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)情況：臨界條件：桿和環(huán)對小球有支持力的作用 當(dāng)V=0時(shí)，N=mg（可理解為小球恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過最高點(diǎn)）恰好過最高點(diǎn)時(shí)，此時(shí)從高到低過程 mg2R= 低點(diǎn)：T-mg=mv2/R T=5mg ；恰好過最高點(diǎn)時(shí)，此時(shí)最低點(diǎn)速度：V低 = 注意物理圓與幾何圓的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)的區(qū)別： (以上規(guī)律適用于物理圓,但最高點(diǎn),最低點(diǎn), g都應(yīng)看成等效的情況)2解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般方法（1）明確研究對象，必要時(shí)將它從轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中隔離出來。（2）找出物體圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面，從中找出圓心和半徑。（3）分析物體受力情況，

7、千萬別臆想出一個(gè)向心力來。（4）建立直角坐標(biāo)系（以指向圓心方向?yàn)閤軸正方向）將力正交分解。（5）3離心運(yùn)動(dòng)在向心力公式Fn=mv2/R中，F(xiàn)n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(yùn)動(dòng)所需要的向心力。當(dāng)提供的向心力等于所需要的向心力時(shí)，物體將作圓周運(yùn)動(dòng)；若提供的向心力消失或小于所需要的向心力時(shí)，物體將做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，即離心運(yùn)動(dòng)。其中提供的向心力消失時(shí)，物體將沿切線飛去，離圓心越來越遠(yuǎn)；提供的向心力小于所需要的向心力時(shí)，物體不會沿切線飛去，但沿切線和圓周之間的某條曲線運(yùn)動(dòng)，逐漸遠(yuǎn)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

8、素決定=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 > tg物體靜止于斜面< tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin一cos) 4輕繩、桿模型繩只能受拉力，桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及任意方向的力。如圖：桿對球的作用力由運(yùn)動(dòng)情況決定只有=arctg()時(shí)才沿桿方向 最高點(diǎn)時(shí)桿對球的作用力；最低點(diǎn)時(shí)的速度?，桿的拉力?Em，qL·O 若小球帶電呢？假設(shè)單B下擺,最低點(diǎn)的速度VB= mgR=整體下擺2mgR=mg+ = ； => VB=所以AB桿對B做正功，AB桿對A做負(fù)功 5通過輕繩連接的物體在沿繩連接方向(可直可曲)，具有共同的v和a。特別注意：兩物體不在沿繩連接方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，先應(yīng)把

9、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(guān)系式，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(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)速度 V0<，運(yùn)動(dòng)情況為先平拋，繩拉直時(shí)沿繩方向的速度消失即是有能量損失，繩拉緊后沿圓周下落機(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過程用機(jī)械能守恒。求水平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力？換為繩時(shí):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(jī)械能守恒例：擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向30°的位置由靜釋放，設(shè)繩子為理想輕繩，求：小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少？5超重失重模型 系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下

10、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(加速向下或減速上升)F=m(g-a)難點(diǎn)：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運(yùn)動(dòng)1到2到3過程中 (1、3除外)超重狀態(tài) 繩剪斷后臺稱示數(shù) 系統(tǒng)重心向下加速 斜面對地面的壓力? 地面對斜面摩擦力? 導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng) ？Fma圖9q6.碰撞模型：兩個(gè)相當(dāng)重要典型的物理模型，后面的動(dòng)量守恒中專題講解7.子彈打擊木塊模型：8.人船模型：一個(gè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的過程中，在此方向遵從動(dòng)量守恒方程：mv=MV；ms=MS ；位移關(guān)系方程 s+S=d s= M/m=Lm/LM載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的

11、高空,氣球質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m.若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多長？20mS1S2MmOR10.單擺模型：T=2 （類單擺）利用單擺測重力加速度0Ftt或s12.圖象模形：識圖方法： 一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點(diǎn)明確：點(diǎn)、線、面積、斜率、截距、交點(diǎn)的含義中學(xué)物理中重要的圖象 運(yùn)動(dòng)學(xué)中的s-t圖、v-t圖、振動(dòng)圖象x-t圖以及波動(dòng)圖象y-x圖等。電學(xué)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、電磁振蕩i-t圖等。實(shí)驗(yàn)中的圖象：如驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)要用到a-F圖象、F-1/m圖象；用“伏安法 ”測電阻時(shí)要畫I-U圖象；測電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻時(shí)要畫U-I圖；用單擺測重力

12、加速度時(shí)要畫的圖等。在各類習(xí)題中出現(xiàn)的圖象：如力學(xué)中的F-t圖、電磁振蕩中的q-t圖、電學(xué)中的P-R圖、電磁感應(yīng)中的-t圖、E-t圖等。模型法常常有下面三種情況(1)“對象模型”：即把研究的對象的本身理想化用來代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對象的實(shí)體系統(tǒng)，稱為對象模型（也可稱為概念模型），實(shí)際物體在某種條件下的近似與抽象，如質(zhì)點(diǎn)、光滑平面、理想氣體、理想電表等；常見的如“力學(xué)”中有質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、輕繩或桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質(zhì)等；(2)條件模型：把研究對象所處的外部條件理想化.排除外部條件中干擾研究對象運(yùn)動(dòng)變化的次要因素，突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面，從而建立的物理

13、模型稱為條件模型(3)過程模型：把具體過理過程純粹化、理想化后抽象出來的一種物理過程，稱過程模型理想化了的物理現(xiàn)象或過程，如勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)等。有些題目所設(shè)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(dāng)?shù)膶?fù)雜的對象或過程向隱含的理想化模型轉(zhuǎn)化，就能使問題得以解決。審視物理情景 構(gòu)建物理模型 轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題 還原為物理結(jié)論解決物理問題的一般方法可歸納為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：原始的物理模型可分為如下兩類：對象模型（質(zhì)點(diǎn)、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點(diǎn)電荷、理想電表、理想變壓器、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場、點(diǎn)光源、

14、光線、原子模型等）過程模型（勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)、簡諧波、彈性碰撞、自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)等）物理模型物理解題方法：如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等 知識分類舉要 力的瞬時(shí)性（產(chǎn)生a）F=ma、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化牛頓第二定律1力的三種效應(yīng)：時(shí)間積累效應(yīng)(沖量)I=Ft、動(dòng)量發(fā)生變化動(dòng)量定理空間積累效應(yīng)(做功)w=Fs動(dòng)能發(fā)生變化動(dòng)能定理2動(dòng)量觀點(diǎn)：動(dòng)量(狀態(tài)量)：p=mv= 沖量(過程量)：I = F t動(dòng)量定理：內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化。 公式： F合t = mv一mv (解題時(shí)受力分析和正

15、方向的規(guī)定是關(guān)鍵)I=F合t=F1t1+F2t2+-=p=P末-P初=mv末-mv初 動(dòng)量守恒定律：內(nèi)容、守恒條件、不同的表達(dá)式及含義：；內(nèi)容：相互作用的物體系統(tǒng)，如果不受外力，或它們所受的外力之和為零，它們的總動(dòng)量保持不變。 （研究對象：相互作用的兩個(gè)物體或多個(gè)物體所組成的系統(tǒng)）守恒條件：系統(tǒng)不受外力作用。 (理想化條件)系統(tǒng)受外力作用，但合外力為零。系統(tǒng)受外力作用，合外力也不為零，但合外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力。系統(tǒng)在某一個(gè)方向的合外力為零，在這個(gè)方向的動(dòng)量守恒。全過程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零，該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒，即：原來連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止(受合外力為零)，分開后整體在某階段受合

16、外力仍為零,可用動(dòng)量守恒。例：火車在某一恒定牽引力作用下拖著拖車勻速前進(jìn)，拖車在脫勾后至停止運(yùn)動(dòng)前的過程中(受合外力為零)動(dòng)量守恒“動(dòng)量守恒定律”、“動(dòng)量定理”不僅適用于短時(shí)間的作用，也適用于長時(shí)間的作用。不同的表達(dá)式及含義(各種表達(dá)式的中文含義)：PP 或 P1P2P1P2或 m1V1m2V2m1V1m2V2(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量P等于相互作用后的總動(dòng)量P)P0(系統(tǒng)總動(dòng)量變化為0)PP(兩物體動(dòng)量變化大小相等、方向相反)如果相互作用的系統(tǒng)由兩個(gè)物體構(gòu)成，動(dòng)量守恒的實(shí)際應(yīng)用中的具體表達(dá)式為m1v1+m2v2=； 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共原來以動(dòng)量(P)

17、運(yùn)動(dòng)的物體，若其獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量(P)，是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件。即：P+(P)=0注意理解四性：系統(tǒng)性、矢量性、同時(shí)性、相對性系統(tǒng)性：研究對象是某個(gè)系統(tǒng)、研究的是某個(gè)過程矢量性：對一維情況，先選定某一方向?yàn)檎较?，速度方向與正方向相同的速度取正，反之取負(fù)，再把矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算。，引入正負(fù)號轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。不注意正方向的設(shè)定，往往得出錯(cuò)誤結(jié)果。一旦方向搞錯(cuò)，問題不得其解相對性:所有速度必須是相對同一慣性參照系。同時(shí)性：v1、v2是相互作用前同一時(shí)刻的速度，v1'、v2'是相互作用后同一時(shí)刻的速度。解題步驟:選對象,劃過程,受力分析.所選對象和過程符合

18、什么規(guī)律？用何種形式列方程(先要規(guī)定正方向)求解并討論結(jié)果。動(dòng)量定理說的是物體動(dòng)量的變化量跟總沖量的矢量相等關(guān)系；動(dòng)量守恒定律說的是存在內(nèi)部相互作用的物體系統(tǒng)在作用前后或作用過程中各物體動(dòng)量的矢量和保持不變的關(guān)系。7碰撞模型和8子彈打擊木塊模型專題：碰撞特點(diǎn)動(dòng)量守恒 碰后的動(dòng)能不可能比碰前大 對追及碰撞,碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞： 彈性碰撞應(yīng)同時(shí)滿足： （這個(gè)結(jié)論最好背下來，以后經(jīng)常要用到。）討論:一動(dòng)一靜且二球質(zhì)量相等時(shí)的彈性正碰：速度交換大碰小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。原來以動(dòng)量(P)運(yùn)動(dòng)的物體，若其獲得等大反向的動(dòng)量時(shí)，是導(dǎo)致物體靜止或反向

19、運(yùn)動(dòng)的臨界條件?！耙粍?dòng)一靜”彈性碰撞規(guī)律：即m2v2=0 ；=0 代入(1)、(2)式 解得：v1'=（主動(dòng)球速度下限） v2'=（被碰球速度上限） 討論（1）： 當(dāng)m1>m2時(shí)，v1'>0，v2'>0 v1與v1方向一致；當(dāng)m1>>m2時(shí)，v1'v1，v2'2v1 (高射炮打蚊子) 當(dāng)m1=m2時(shí)，v1'=0，v2'=v1 即m1與m2交換速度 當(dāng)m1<m2時(shí)，v1'<0（反彈），v2'>0 v2與v1同向；當(dāng)m1<<m2時(shí)，v1'-v1，v2&

20、#39;0 (乒乓球撞鉛球) 討論（2）： 被碰球2獲最大速度、最大動(dòng)量、最大動(dòng)能的條件為A.初速度v1一定，當(dāng)m1>>m2時(shí)，v2'2v1 B初動(dòng)量p1一定，由p2'=m2v2'=，可見，當(dāng)m1<<m2時(shí)，p2'2m1v1=2p1C初動(dòng)能EK1一定，當(dāng)m1=m2時(shí)，EK2'=EK1完全非彈性碰撞應(yīng)滿足： 一動(dòng)一靜的完全非彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）是高中物理的重點(diǎn)。特點(diǎn)：碰后有共同速度，或兩者的距離最大(最小)或系統(tǒng)的勢能最大等等多種說法. （主動(dòng)球速度上限，被碰球速度下限） 討論：E損 可用于克服相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)

21、能E損=fd相=mg·d相=一= d相= 也可轉(zhuǎn)化為彈性勢能；轉(zhuǎn)化為電勢能、電能發(fā)熱等等；（通過電場力或安培力做功）由上可討論主動(dòng)球、被碰球的速度取值范圍 “碰撞過程”中四個(gè)有用推論推論一：彈性碰撞前、后，雙方的相對速度大小相等，即： u2u1=12推論二：當(dāng)質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時(shí)，速度互換。推論三：完全非彈性碰撞碰后的速度相等ABv0推論四：碰撞過程受(動(dòng)量守恒)(能量不會增加)和(運(yùn)動(dòng)的合理性)三個(gè)條件的制約。v0AB1Av0碰撞模型vsMv0L其它的碰撞模型： 證明：完全非彈性碰撞過程中機(jī)械能損失最大。證明：碰撞過程中機(jī)械能損失表為：E=m112+m222m1u12m2

22、u22由動(dòng)量守恒的表達(dá)式中得： u2=(m11+m22m1u1)代入上式可將機(jī)械能的損失E表為u1的函數(shù)為：E=u12u1+(m112+m222)( m11+m22)2這是一個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)小于零的二次三項(xiàng)式，顯然：當(dāng) u1=u2=時(shí)，即當(dāng)碰撞是完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能的損失達(dá)到最大值 Em=m112+m222 子彈打木塊模型：物理學(xué)中最為典型的碰撞模型 (一定要掌握)子彈擊穿木塊時(shí),兩者速度不相等；子彈未擊穿木塊時(shí),兩者速度相等.這兩種情況的臨界情況是：當(dāng)子彈從木塊一端到達(dá)另一端，相對木塊運(yùn)動(dòng)的位移等于木塊長度時(shí)，兩者速度相等例題：設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M

23、的木塊，并留在木塊中不再射出，子彈鉆入木塊深度為d。求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進(jìn)的距離。解析：子彈和木塊最后共同運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于完全非彈性碰撞。從動(dòng)量的角度看，子彈射入木塊過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒： 從能量的角度看，該過程系統(tǒng)損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。設(shè)平均阻力大小為f，設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2，如圖所示，顯然有s1-s2=d對子彈用動(dòng)能定理： 對木塊用動(dòng)能定理：、相減得： 式意義：fd恰好等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失；根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)動(dòng)能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加；可見，即兩物體由于相對運(yùn)動(dòng)而摩擦產(chǎn)生的熱(機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能),等于摩擦力大小與兩物體相對滑動(dòng)的路程的乘

24、積(由于摩擦力是耗散力，摩擦生熱跟路徑有關(guān)，所以這里應(yīng)該用路程，而不是用位移)。 由上式不難求得平均阻力的大?。褐劣谀緣K前進(jìn)的距離s2，可以由以上、相比得出：從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式出發(fā)，也可以得出同樣的結(jié)論。試試推理。由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)，位移與平均速度成正比： 一般情況下，所以s2<<d。這說明在子彈射入木塊過程中木塊的位移很小，可以忽略不計(jì)。這就為分階段處理問題提供了依據(jù)。象這種運(yùn)動(dòng)物體與靜止物體相互作用,動(dòng)量守恒,最后共同運(yùn)動(dòng)的類型，全過程動(dòng)能的損失量可用公式： 當(dāng)子彈速度很大時(shí)，可能射穿木塊，這時(shí)末狀態(tài)子彈和木塊的速度大小不再相等，但穿透過程中系統(tǒng)動(dòng)

25、量仍然守恒，系統(tǒng)動(dòng)能損失仍然是EK= f d（這里的d為木塊的厚度），但由于末狀態(tài)子彈和木塊速度不相等，所以不能再用式計(jì)算EK的大小。 做這類題目時(shí)一定要畫好示意圖，把各種數(shù)量關(guān)系和速度符號標(biāo)在圖上，以免列方程時(shí)帶錯(cuò)數(shù)據(jù)。 以上所列舉的人、船模型的前提是系統(tǒng)初動(dòng)量為零。如果發(fā)生相互作用前系統(tǒng)就具有一定的動(dòng)量，那就不能再用m1v1=m2v2這種形式列方程，而要利用(m1+m2)v0= m1v1+ m2v2列式。特別要注意各種能量間的相互轉(zhuǎn)化3功與能觀點(diǎn)： 求功方法 單位：J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev力學(xué)： W = Fs

26、cosq (適用于恒力功的計(jì)算)理解正功、零功、負(fù)功功是能量轉(zhuǎn)化的量度W= P·t (p=Fv) 功率:P = (在t時(shí)間內(nèi)力對物體做功的平均功率) P = Fv (F為牽引力,不是合外力；V為即時(shí)速度時(shí),P為即時(shí)功率.V為平均速度時(shí),P為平均功率.P一定時(shí),F與V成正比）動(dòng)能： EK= 重力勢能Ep = mgh (凡是勢能與零勢能面的選擇有關(guān))動(dòng)能定理：外力對物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化(增量) 公式： W合= W合W1+ W2+Wn= DEk = Ek2 一Ek1 = W合為外力所做功的代數(shù)和(W可以不同的性質(zhì)力做功)外力既可以有幾個(gè)外力同時(shí)作用，也可以是各外力先后作用或在不

27、同過程中作用：既為物體所受合外力的功。功是能量轉(zhuǎn)化的量度(最易忽視)主要形式有： 慣穿整個(gè)高中物理的主線 “功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一基本概念含義理解。重力的功-量度-重力勢能的變化物體重力勢能的增量由重力做的功來量度：WG= -EP，這就是勢能定理。與勢能相關(guān)的力做功特點(diǎn):如重力,彈力,分子力,電場力它們做功與路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān).除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能； 這就是機(jī)械能定理。只有重力做功時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。電場力的功-量度-電勢能的變化分子力的功-量度-分子勢能的變化 合外力的功-量度-動(dòng)能的變化；這就是動(dòng)能定理。摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱) 一對

28、互為作用力反作用力的摩擦力做的總功，用來量度該過程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能，也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。f d=Q（d為這兩個(gè)物體間相對移動(dòng)的路程）。熱學(xué)： E=Q+W（熱力學(xué)第一定律）電學(xué)： WABqUABF電dE=qEdE 動(dòng)能(導(dǎo)致電勢能改變)WQUUItI2RtU2t/R QI2RtE=I(R+r)=u外+u內(nèi)=u外+Ir P電源t =uIt+E其它 P電源=IE=I U +I2Rt磁學(xué)：安培力功WF安dBILd 內(nèi)能(發(fā)熱) 光學(xué)：單個(gè)光子能量Eh 一束光能量E總Nh(N為光子數(shù)目) 光電效應(yīng)hW0 躍遷規(guī)律：h=E末-E初 輻射或吸收光子原子：質(zhì)能方程：Emc2 Emc2 注

29、意單位的轉(zhuǎn)換換算機(jī)械能守恒定律：機(jī)械能=動(dòng)能+重力勢能+彈性勢能(條件:系統(tǒng)只有內(nèi)部的重力或彈力做功). 守恒條件：(功角度)只有重力和彈簧的彈力做功；(能轉(zhuǎn)化角度)只發(fā)生動(dòng)能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化?！爸挥兄亓ψ龉Α?“只受重力作用”。在某過程中物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功，或所做功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力做功”。列式形式： E1=E2(先要確定零勢面) P減(或增)=E增(或減) EA減(或增)=EB增(或減)mgh1 + 或者 DEp減 = DEk增除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能；滑動(dòng)摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱) 4功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)

30、化的量度。有兩層含義：(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程, (2)做功的多少決定了能轉(zhuǎn)化的數(shù)量,即:功是能量轉(zhuǎn)化的量度強(qiáng)調(diào)：功是一種過程量，它和一段位移（一段時(shí)間）相對應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它與一個(gè)時(shí)刻相對應(yīng)。兩者的單位是相同的(都是J)，但不能說功就是能，也不能說“功變成了能”。做功的過程是物體能量的轉(zhuǎn)化過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了變化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度(1)動(dòng)能定理合外力對物體做的總功=物體動(dòng)能的增量即(2)與勢能相關(guān)力做功導(dǎo)致與之相關(guān)的勢能變化重力重力對物體所做的功=物體重力勢能增量的負(fù)值即WG=EP1EP2= EP重力做正功，重力勢能減少；重力做負(fù)功，重力勢能增加彈簧彈力彈力

31、對物體所做的功=物體彈性勢能增量的負(fù)值即W彈力=EP1EP2= EP彈力做正功,彈性勢能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢能增加分子力分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負(fù)值電場力電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負(fù)值電場力做正功,電勢能減少;電場力做負(fù)功,電勢能增加。注意：電荷的正負(fù)及移動(dòng)方向(3)機(jī)械能變化原因除重力(彈簧彈力)以外的的其它力對物體所做的功=物體機(jī)械能的增量即WF=E2E1=E當(dāng)除重力(或彈簧彈力)以外的力對物體所做的功為零時(shí)，即機(jī)械能守恒(4)機(jī)械能守恒定律在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內(nèi)，動(dòng)能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變即 EK2+EP2 = EK1+EP1

32、， 或 EK = EP(5)靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功；(2)在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移，而沒有機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，靜摩擦力只起著傳遞機(jī)械能的作用；(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對靜摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總是等于零(6)滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)“摩擦所產(chǎn)生的熱”(1)滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功；=滑動(dòng)摩擦力跟物體間相對路程的乘積，即一對滑動(dòng)摩擦力所做的功(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動(dòng)摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總表現(xiàn)為負(fù)功，其大小為:W= fS相對=Q 對系統(tǒng)做功的過程中,系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，(S相對為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運(yùn)動(dòng)有往復(fù)性,則S相對為相對運(yùn)動(dòng)的路程)(7)一對作用力與反作用力做功的特點(diǎn)(1)作用力做正功時(shí)，反作用力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功；作用力做負(fù)功、不做功時(shí)，反作用力亦同樣如此(2)一對作用力與反作用力對系統(tǒng)所做功的總和可以是正功,也可以是負(fù)功,還可以零(8)熱學(xué)外界對氣體做功外界對氣體所做的功W與氣體從外界所吸收的熱量Q的和=氣體內(nèi)能的變化W+Q=U (熱力學(xué)第一定律,能的轉(zhuǎn)化守恒定律)(9)電場力做功W=qu=qEd=F電SE