知識點2：高中典型物理模型及方法

知識點2：高中典型物理模型及方法知識點2：高中典型物理模型及方法知識點2：高中典型物理模型及方法資料僅供參考文件編號：2022年4月知識點2：高中典型物理模型及方法版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：高中典型物理模型及方法◆一、連接體模型：是指運動中幾個物體或疊放在一起、或并排擠放在一起、或用細繩、細桿聯(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，把某物體從連接體中隔離出來進行分析的方法。連接體的圓周運動：兩球有相同的角速度；兩球構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒(單個球機械能不守恒)m1m2與運動方向和有無摩擦(μm1m2平面、斜面、豎直都一樣。只要兩物體保持相對靜止記住：N=(N為兩物體間相互作用力),一起加速運動的物體的分子m1F2和m2F1兩項的規(guī)律并能應用討論：=1\*GB3①F1≠0；F2=0N=m2m2m1F=2\*GB3②F1≠0；F2≠0N=(就是上面的情況)F=F=F=F1>F2m1>m2N1<N2N5對6=(m為第6個以后的質(zhì)量)第12對13的作用力N12對13=◆二、水流星模型(豎直平面內(nèi)的圓周運動——是典型的變速圓周運動)1、研究物體通過最高點和最低點的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。(圓周運動實例)=1\*GB3①火車轉(zhuǎn)彎=2\*GB3②汽車過拱橋、凹橋3=3\*GB3③飛機做俯沖運動時，飛行員對座位的壓力。=4\*GB3④物體在水平面內(nèi)的圓周運動（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)的圓周運動（翻滾過山車、水流星、雜技節(jié)目中的飛車走壁等）。=5\*GB3⑤萬有引力——衛(wèi)星的運動、庫侖力——電子繞核旋轉(zhuǎn)、洛侖茲力——帶電粒子在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力——錐擺、（關健要搞清楚向心力怎樣提供的）注意物理圓與幾何圓的最高點、最低點的區(qū)別：(以上規(guī)律適用于物理圓,但最高點,最低點,g都應看成等效的情況2．解決勻速圓周運動問題的一般方法（1）明確研究對象，必要時將它從轉(zhuǎn)動系統(tǒng)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，千萬別臆想出一個向心力來。（4）建立直角坐標系（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，F(xiàn)n是物體所受合外力所能提供的向心力，mv2/R是物體作圓周運動所需要的向心力。當提供的向心力等于所需要的向心力時，物體將作圓周運動；若提供的向心力消失或小于所需要的向心力時，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；提供的向心力小于所需要的向心力時，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?！羧?、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物體靜止于斜面<tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin一cos)◆四、輕繩、桿模型╰α╰α如圖：桿對球的作用力由運動情況決定只有=arctg()時才沿桿方向最高點時桿對球的作用力；最低點時的速度，桿的拉力Em，qLEm，qL·O假設單B下擺,最低點的速度VB=mgR=整體下擺2mgR=mg+=；=>VB=所以AB桿對B做正功，AB桿對A做負功◆五、通過輕繩連接的物體=1\*GB3①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的關系式，=2\*GB3②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，繩拉緊后沿圓周下落機械能守恒。而不能夠整個過程用機械能守恒。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◆六、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：一個物體的運動導致系統(tǒng)重心的運動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)a圖9a圖9斜面對地面的壓力地面對斜面摩擦力◆九、彈簧振子模型：F=-Kx(X、F、a、v、A、T、f、EK、EP等量的變化規(guī)律)水平型或豎直型◆十、單擺模型：T=2（類單擺）利用單擺測重力加速度◆十一、.波動模型：特點:傳播的是振動形式和能量,介質(zhì)中各質(zhì)點只在平衡位置附近振動并不隨波遷移。=1\*GB3①各質(zhì)點都作受迫振動，=2\*GB3②起振方向與振源的起振方向相同，=3\*GB3③離源近的點先振動，=4\*GB3④沒波傳播方向上兩點的起振時間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時間=5\*GB3⑤波源振幾個周期波就向外傳幾個波長。=6\*GB3⑥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波速與振動速度的區(qū)別波動與振動的區(qū)別：波的傳播方向質(zhì)點的振動方向（同側(cè)法）知波速和波形畫經(jīng)過Δt后的波形（特殊點畫法和去整留零法）◆十二、汽車的啟動問題:具體變化過程可用如下示意圖表示．關鍵是發(fā)動機的功率是否達到額定功率，恒定功恒定功率啟動速度V↑F=↓a=當a=0即F=f時，v達到最大vm保持vm勻速∣→→→變加速直線運動→→→→→→→∣→→→→勻速直線運動→→……恒定加速度啟動恒定加速度啟動a定=即F一定P↑=F定v↑即P隨v的增大而增大當a=0時，v達到最大vm，此后勻速當P=P額時a定=≠0，v還要增大F=a=∣→→勻加速直線運動→→→→∣→→→變加速（a↓）運動→→→→→∣→勻速運動→(1)若額定功率下起動,則一定是變加速運動,因為牽引力隨速度的增大而減?。蠼鈺r不能用勻變速運動的規(guī)律來解.(2)特別注意勻加速起動時,牽引力恒定．當功率隨速度增至預定功率時的速度(勻加速結(jié)束時的速度)，并不是車行的最大速度．此后，車仍要在額定功率下做加速度減小的加速運動(這階段類同于額定功率起動)直至a=0時速度達到最大．◆十三、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=1\*GB2⑴運動學中的s-t圖、v-t圖、振動圖象x-t圖以及波動圖象y-x圖等。=2\*GB2⑵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、電磁振蕩i-t圖等。=3\*GB2⑶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(nèi)電阻時要畫U-I圖；用單擺測重力加速度時要畫的圖等。=4\*GB2⑷在各類習題中出現(xiàn)的圖象：如力學中的F-t圖、電磁振蕩中的q-t圖、電學中的P-R圖、電磁感應中的Φ-t圖、E-t圖等?！衲Ｐ头ǔ３Ｓ邢旅嫒N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、代表研究對象的實體系統(tǒng)，稱為對象模型（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(zhì)點、光滑平面、理想氣體、理想電表等；常見的如“力學”中有質(zhì)點、點電荷、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動變化的次要因素，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?shù)膶碗s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。審視物理情景審視物理情景構(gòu)建物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題還原為物理結(jié)論原始的物理模型可分為如下兩類：對象模型對象模型（質(zhì)點、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、理想電表、理想變壓器、勻強電場、勻強磁場、點光源、光線、原子模型等）過程模型（勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平