高中物理典型物理模型與方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),可以把物體組作為整體，對(duì)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)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(duì)靜

2、止m1記?。篘=m2F1m1F2(N為兩物體間相互作用力),m1m2m2一起加速運(yùn)動(dòng)的物體的分子21m2FNm1F2和mF兩項(xiàng)的規(guī)律并能應(yīng)用m2m1討論：F10；F2=0FF=(m1+m2)am1m2N=m2am2FN=m1m2F10；F20F=m1(m2g)m2(m1g)m1m2m2F1m1F2m1(m2g)m2(m1gsin)N=F=m1m2m1m2(F20就是上面的情mA(mBg)mBFF=m1m2況)F1>F2m1>m2N1<N2(為什么)N5對(duì)6=mF(m為第6個(gè)以后的質(zhì)量)第12對(duì)13的作用力N12對(duì)13=(n-12)mFMnm2.水流星模型(豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

3、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(duì)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(chǎng)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

4、供向心力。專心-專注-專業(yè)12由Fmgtanmgsinmghmv0得v0Rgh（v0為轉(zhuǎn)彎時(shí)規(guī)定速度）v0gtanR合LRL(是內(nèi)外軌對(duì)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(duì)輪緣都沒有側(cè)壓力v2當(dāng)火車行駛V大于V0時(shí)，F(xiàn)合<F向，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)合+N=mR當(dāng)火車行駛速率V小于V0時(shí)，F(xiàn)合>F向，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力，F(xiàn)合-N'=mv2R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(duì)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?；疖囂崴倏吭龃筌壍腊霃交騼A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)

5、過最高點(diǎn)情況：2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)小球以重力提供受力：由mg+T=mv/L作向心力.結(jié)論：通過最高點(diǎn)時(shí)繩子(或軌道)對(duì)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(duì)球分別產(chǎn)生拉力、壓力）不能過最高點(diǎn)條件：V<V臨(實(shí)際上球還未到最高點(diǎn)就脫離了軌道)v臨2討論：恰能通過最高點(diǎn)時(shí)：mg=m，臨界速度V臨=gR；R可認(rèn)為距此點(diǎn)R(或距圓的最低點(diǎn))5R處落下的物體。hh22此時(shí)最低點(diǎn)需要的速度為V低臨=5gR最低點(diǎn)拉力

6、大于最高點(diǎn)拉力F=6mgv2最高點(diǎn)狀態(tài):mg+T1=m高(臨界條件T1=0,臨界速度V臨=gR,VV臨才能通過)L2v低1mv低21mg2L最低點(diǎn)狀態(tài):T2-mg=mL高到低過程機(jī)械能守恒:22mv高2T2-T1=6mg(g可看為等效加速度)半圓：過程mgR=12v2低=2gRT-mg=mRT=3mg2mv最低點(diǎn)繩上拉力V；過低點(diǎn)的速度為小球在與懸點(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與豎直方向成角下擺時(shí),過低點(diǎn)的速度為V低=2gR(1cos),此時(shí)繩子拉力T=mg(3-2cos)（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：U2臨界條件：桿和環(huán)對(duì)小球有支持力的作用

7、（由mgNm知）R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)）當(dāng)0vgR時(shí)，支持力N向上且隨v增大而減小，且mgN0當(dāng)vgR時(shí)，N0當(dāng)vgR時(shí)，N向下(即拉力)隨v增大而增大，方向指向圓心。2當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，速度vgR時(shí)，受到桿的作用力N（支持）但Nmg，（力的大小用有向線段長短表示）當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，速度vgR時(shí)，桿對(duì)小球無作用力N0當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，速度vgR時(shí)，小球受到桿的拉力N作用12恰好過最高點(diǎn)時(shí)，此時(shí)從高到低過程mg2R=2mv2T=5mg；恰好過最高點(diǎn)時(shí)，此時(shí)最低點(diǎn)速度：V低=2gR低點(diǎn)：T-mg=mv/R注意物理圓與幾何圓的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)的區(qū)別：

8、(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(duì)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，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）Fxv2222mmRm（）R建立方程組RTFy03離心運(yùn)動(dòng)22在向心力公式Fn=mv/R中，F(xiàn)n是物體所受合外力所能提供的向心力，mv/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

9、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(huì)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(duì)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。3如圖：桿對(duì)球的作用力由運(yùn)動(dòng)情況決定只有=arctg(a)時(shí)才沿桿方向g最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)球的作用力；最低點(diǎn)時(shí)的速度?，桿的拉力?若小球帶

10、電呢？mL·E假設(shè)單B下擺,最低點(diǎn)的速度VB=2gRmgR=1mv2B2R1'21'2整體下擺2mgR=mg+mvAmvB222'''=3''6VB2VAVAgR；VB2VA=2gR>VB=2gR55所以AB桿對(duì)B做正功，AB桿對(duì)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<gR，運(yùn)動(dòng)情況為先

11、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

12、(1、3除外)超重狀態(tài)4繩剪斷后臺(tái)稱示數(shù)鐵木球的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)重心向下加速用同體積的水去補(bǔ)充aF斜面對(duì)地面的壓力?地面對(duì)斜面摩擦力?導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng)？m圖96.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(duì)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=ds=MM/m=Lm/LMdmM載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空,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？mOSSMR20m9.彈簧振子模型：F=-Kx(X、F、a、v、A、T、f、EK、EP

13、等量的變化規(guī)律)水平型或豎直型10.單擺模型：T=2l/g（類單擺）利用單擺測(cè)重力加速度 11.波動(dòng)模型：特點(diǎn):傳播的是振動(dòng)形式和能量,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)并不隨波遷移。各質(zhì)點(diǎn)都作受迫振動(dòng)，起振方向與振源的起振方向相同，離源近的點(diǎn)先振動(dòng)，沒波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時(shí)間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時(shí)間波源振幾個(gè)周期波就向外傳幾個(gè)波長。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),頻率不改變,波速v=s/t=/T=f波速與振動(dòng)速度的區(qū)別波動(dòng)與振動(dòng)的區(qū)別：波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向（同側(cè)法）知波速和波形畫經(jīng)過t后的波形（特殊點(diǎn)畫法和去整留零法）12.圖象模形：識(shí)圖方法：一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交

14、點(diǎn)F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(chǎng)線分布圖、磁感線分布圖、等勢(shì)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(cè)電阻0tt或s時(shí)要畫I-U圖象；測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)要畫U-I圖；用單擺測(cè)重力加速度時(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5(1)“對(duì)象模型”：即把研究的對(duì)象的本身理想化用來代替由具

15、體物質(zhì)組成的、代表研究對(duì)象的實(shí)體系統(tǒng)，稱為對(duì)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(duì)象所處的外部條件理想化.排除外部條件中干擾研究對(duì)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等。有些題目所設(shè)

16、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(duì)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。解決物理問題的一般方法可歸納為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：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)論原始的物理模型可分為如下兩類：對(duì)象模型（質(zhì)點(diǎn)、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、物理模型點(diǎn)電荷、理想電表、理想變壓器、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、點(diǎn)光源、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(jiǎn)諧運(yùn)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(shí)分類舉要力的瞬時(shí)性（產(chǎn)生a）F=ma

17、、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=2mEK沖量(過程量)：I=Ft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。(解題時(shí)受力分析和正方向的規(guī)定是關(guān)鍵)公式：F合t=mv一mvI=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：pp'；p0；p1-p2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(duì)象：相互作用的兩個(gè)物體或

18、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。6不同的表達(dá)式及含義(各種表達(dá)式的中文含義)：PP或P1

19、PPP或m1V1m2V2m1V1m2V2212(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=m1v1'm2v2'；0=m1v1+m2v2m1v1+m2v2=(m1+m2)v共原來以動(dòng)量(P)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(duì)性系統(tǒng)性：研究對(duì)象是某個(gè)系統(tǒng)、研究的是某個(gè)過程矢量性：對(duì)一維情況，先選定某一方向?yàn)檎?/p>

20、向，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(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。，引入正負(fù)號(hào)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(duì)性:所有速度必須是相對(duì)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(duì)象,劃過程,受力分析.所選對(duì)象和過程符合什么規(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

21、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(duì)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：m1v1m2v2m1v1m2v2(1)2m1Ek12m2EK2''2m1EK12m2EK21212121222'2p'2m1v1m2v2m1v1m2v2(2)p1p2p1222222m12m22m12m2(mv1(mv21m2)v12m2v2'(m1m2)v1vm1m2m1m2'1當(dāng)m0時(shí)v2m1v122'2m1)v22m1v1v2m1m2m1m2（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

22、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)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件?！耙粍?dòng)一靜”彈性碰撞規(guī)律：即m22；1v2代入、式=0m=0(1)(2)v222解得：v1'=m1m2v1（主動(dòng)球速度下限）v2'=2m1v1（被碰球速度上限）m1m2m1m27討論（1）：當(dāng)m1>m2時(shí)，v1'>0，v2'>0v1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，

23、v2'=v1即m1與m2交換速度當(dāng)m1<m2時(shí)，v1'<0（反彈），v2'>0v2與v1同向；當(dāng)m1<<m2時(shí)，v1'-v1，v2'0(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)，v2'2v12m1m2v12m1v1，可見，當(dāng)m1<<m2時(shí)，p2'2m1v1=2p1B初動(dòng)量p1一定，由p2'=m2v2'=m1m1m21m2C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：m

24、1v1m2v2(m1m2)vvm1v1m2v2m1m2E損1m1v11m2v21(m1m2)v'21m1m2(v1v2)22222m1m2一動(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(shì)能最大等等多種說法.m1v10(m1m2)vm1v1（主動(dòng)球速度上限，被碰球速度下限）vm1m21201'2E損2m1v1(m1m2)v2E1mv12mmv2m1mvmE損2(mm)v'121222112122(m1m2)(m1m2)211m1k12m2討論：E損可用于克服相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E損=fd相=

25、1mv2一1M)v'2mMv02mMv02mMv02mg·d相=0(m=d相=M)f=222(mM)2(m2g(mM)也可轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能、電能發(fā)熱等等；（通過電場(chǎng)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(m1-m2)v1v主m1v0m1v02m1v1m1m2m1m2m1m2v被m2m1“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(duì)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推論四：碰撞過程受(動(dòng)量守恒)(能量不會(huì)增加)和(運(yùn)動(dòng)的合理性)三個(gè)條件的制約。碰撞模型

26、v01v0v0vLsABABMvA8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=1m112+1m2221m1u121m2u222222由動(dòng)量守恒的表達(dá)式中得：u2=1(m11+m22m1u1)m2代入上式可將機(jī)械能的損失E表為u1的函數(shù)為：E=m1(m1m2)u12m1(m11m22)u1+(1m121m221(m121+2)1+m22)2m2m2222m2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)mm時(shí)，u1=u2=1122mm12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2121(m1m11m22)2Em=1m11+m222

27、m2)(m1m222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(duì)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(duì)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：mv0Mmv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，

28、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(duì)子彈用動(dòng)能定理：1mv0212,fs1mv22f1Mv2對(duì)木塊用動(dòng)能定理：s2,2、相減得：fd1mv021Mmv2Mmv02,222Mm9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fdQ，即兩物體由于相對(duì)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(duì)滑動(dòng)的路程的乘積(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?。篗mv2f0Mmd2m至于木塊前進(jìn)的距離s2，可以由以上、相比得出：s2dMm

29、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：s2dv0v/2v0vdv0Mm,s2ms2v/2v,vmds2Mm一般情況下Mm，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：EkMmv02,2Mm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)量仍然守恒，系統(tǒng)動(dòng)能損失仍然是EK=fd（這里的d為木塊的厚度），但

30、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(hào)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：Jev=1.9×10-19J度=kwh=3.6×106J1u=931.5Mev力學(xué)：W=Fscos(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=PwFS=Fv)功率:P=W

31、·t(p=(在t時(shí)間內(nèi)力對(duì)物體做功的平均功率)P=Fvttt(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）2動(dòng)能：EK=1mv2p重力勢(shì)能Ep=mgh(凡是勢(shì)能與零勢(shì)能面的選擇有關(guān))22m動(dòng)能定理：外力對(duì)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=Ek=Ek2一Ek1=1mV221mV1222W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)

32、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(shì)能的變化10物體重力勢(shì)能的增量由重力做的功來量度：WG=-EP，這就是勢(shì)能定理。與勢(shì)能相關(guān)的力做功特點(diǎn):如重力,彈力,分子力,電場(chǎng)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(chǎng)力的功-量度-電勢(shì)能的變化分子力的功-量度-分子勢(shì)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(duì)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)

33、能。fd=Q（d為這兩個(gè)物體間相對(duì)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(shì)能改變)WQUUItI2RtU2t/RQI2RtE=I(R+r)=u外+u內(nèi)=u外+IrP電源t=uIt+E其它P電源=IE=IU+I2Rt磁學(xué)：安培力功WF安dBILd內(nèi)能(發(fā)熱)BLVB2L2VdBLdRR光學(xué)：?jiǎn)蝹€(gè)光子能量Eh一束光能量E總Nh(N為光子數(shù)目)12躍遷規(guī)律：h=E末-E初輻射或吸收光子光電效應(yīng)EkmmvmhW02原子：質(zhì)能方程：Emc2Emc2注意單位的轉(zhuǎn)換換算機(jī)械能守恒定律：機(jī)械能=動(dòng)能+重力勢(shì)能+彈性勢(shì)能(條件:系統(tǒng)只有內(nèi)部的重力或彈力

34、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(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化?！爸挥兄亓ψ龉Α薄爸皇苤亓ψ饔谩?。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(shì)面)P減(或增)=E增(或減)EA減(或增)=EB增(或減)1212Ep減=Ek增mgh1+mV1mgh2mV2或者22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)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?zèng)Q定了能轉(zhuǎn)化的數(shù)

35、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(duì)應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它與一個(gè)時(shí)刻相對(duì)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(duì)物體做的總功=物體動(dòng)能的增量即W合1mv21mv2Ek2Ek1Ek2221(2) 與勢(shì)重力能相關(guān)力做功彈簧彈導(dǎo)致力與之相分子力關(guān)的勢(shì)電場(chǎng)力能變化重力對(duì)物體所做的功=物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值即WG=EP1EP2=EP重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加彈力對(duì)物體所做的功=物體彈性勢(shì)能增量的負(fù)

36、值即W彈力=EP1EP2=EP彈力做正功,彈性勢(shì)能減少；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加分子力對(duì)分子所做的功=分子勢(shì)能增量的負(fù)值電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功=電荷電勢(shì)能增量的負(fù)值電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。注意：電荷的正負(fù)及移動(dòng)方11(3)機(jī)械能變化原因(4)機(jī)械能守恒定律(5) 靜摩擦力做功的特點(diǎn)(6) 滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)“摩擦所產(chǎn)生的熱”(7) 一對(duì)作用力與反作用力做功的特點(diǎn)(8)熱學(xué)外界對(duì)氣體做功(9)電場(chǎng)力做功(10)電流做功(11)安培力做功(12)洛侖茲力永不做功(13)光學(xué)(14)原子物理(15)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律向除重力(彈簧彈力)以外的的其它力對(duì)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(duì)物體所做的功為零時(shí)，即機(jī)械能守恒在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變即EK2+EP2=EK1+EP1，1mv12mgh11mv22mgh2或EK=22EP(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，