知识点2：高中典型物理模型及方法

1 高中典型物理模型及方法高中典型物理模型及方法 一 连接体模型一 连接体模型 是指运动中几个物体或叠放在一起 或并排挤放在一起 或用细绳 细杆联 系在一起的物体组 解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法 整体法整体法是指连接体内的物体间无相对运动时 可以把物体组作为整体 对整体用牛二定律列方程 隔离法隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用 如求相互间的压力或相互间的摩擦力等 时 把某物 体从连接体中隔离出来进行分析的方法 连接体的圆周运动 两球有相同的角速度 两球构成的系统机械能守恒连接体的圆周运动 两球有相同的角速度 两球构成的系统机械能守恒 单个球机械能不守恒单个球机械能不守恒 F1 F2 m1 m2 N1 tg物体静止于斜面 VB A B V2V A VgR 5 3 A B V2V gR2 5 6 R2g 所以 AB 杆对 B 做正功 AB 杆对 A 做负功 五 通过轻绳连接的物体五 通过轻绳连接的物体 在沿绳连接方向 可直可曲 具有共同的 v 和 a 特别注意 两物体不在沿绳连接方向运动时 先应把两物体的 v 和 a 在沿绳方向分解 求出两 物体的 v 和 a 的关系式 被拉直瞬间 沿绳方向的速度突然消失 此瞬间过程存在能量的损失 讨论 若作圆周运动最高点速度 V0 运动情况为先平抛 绳拉直时沿绳方向的速度消失gR 即是有能量损失 绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒 而不能够整个过程用机械能守恒 求水平初速及最低点时绳的拉力 换为绳时 先自由落体 在绳瞬间拉紧 沿绳方向的速度消失 有能量损失 即 v1突然消失 再 v2下摆机械 能守恒 例 摆球的质量为 m 从偏离水平方向 30 的位置由静释放 设绳子为理想轻绳 求 小球运 动到最低点 A 时绳子受到的拉力是多少 六 超重失重模型六 超重失重模型 系统的重心在竖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 加速向上或减速向下 F m g a 向下失重 加速向下或减速上升 F m g a 难点 一个物体的运动导致系统重心的运动 1 到 2 到 3 过程中 1 3 除外 超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力 地面对斜面摩擦力 九 弹簧振子模型九 弹簧振子模型 F Kx X F a v A T f EK EP等量的变化规律 水平型或竖直型 十 单摆模型十 单摆模型 T 2 类单摆 利用单摆测重力加速度 gl 十一 十一 波动模型波动模型 特点特点 传播的是振动形式和能量 介质中各质点只在平衡位置附近振动并不随波 迁移 各质点都作受迫振动 起振方向与振源的起振方向相同 离源近的点先振动 没波传播方向上两点的起振时间差 波在这段距离内传播的时间 波源振几个周期波就向外传几个波长 波从一种介质传播到另一种介质 频率不改变 波速 v s t T f 波速与振动速度的区别 波动与振动的区别 波的传播方向质点的振动方向 同侧法同侧法 知波速和波形画经过 t 后的波形 特殊点画法和去整留零法特殊点画法和去整留零法 十二 十二 汽车的启动问题汽车的启动问题 具体变化过程可用如下示意图表示 关键是发动机的功率是否达到 额定功率 1 若额定功率下起动 则一定是变加速运动 因为牵引力随速度的增大而减小 求解时不能用匀变 速运动的规律来解 2 特别注意匀加速起动时 牵引力恒定 当功率随速度增至预定功率时的速度 匀加速结束时的速度 并不是车行的最大速度 此后 车仍要在额定功率下做加速度减小的加速运动 这阶段类同于额定功 率起动 直至 a 0 时速度达到最大 十三 图象模形十三 图象模形 识图方法 一轴 二线 三斜率 四面积 五截距 六交点 明确 点 线 面积 斜率 截距 交点的含义明确 点 线 面积 斜率 截距 交点的含义 中学物理中重要的图象中学物理中重要的图象 a 图 9 3 运动学中的 s t 图 v t 图 振动图象 x t 图以及波动图象 y x 图等 电学中的电场线分布图 磁感线分布图 等势面分布图 交流电图象 电磁振荡 i t 图等 实验中的图象 如验证牛顿第二定律时要用到 a F 图象 F 1 m 图象 用 伏安法 测电阻时要 画 I U 图象 测电源电动势和内电阻时要画 U I 图 用单摆测重力加速度时要画的图等 在各类习题中出现的图象 如力学中的 F t 图 电磁振荡中的 q t 图 电学中的 P R 图 电磁感应 中的 t 图 E t 图等 模型法常常有下面三种情况模型法常常有下面三种情况 1 1 对象模型对象模型 即把研究的对象的本身理想化 用来代替由具体物质组成的 代表研究对象的实体系统 称为对象模型 也可称为概念模型 实际物体在某种条件下的近似与抽象 如质点 光滑平面 理想气体 理想电表等 常见的如 力学 中有质点 点电荷 轻绳或杆 轻质弹簧 单摆 弹簧振子 弹性体 绝热物质 等 2 2 条件模型 条件模型 把研究对象所处的外部条件理想化 排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因 素 突出外部条件的本质特征或最主要的方面 从而建立的物理模型称为条件模型 3 3 过程模型 过程模型 把具体过理过程纯粹化 理想化后抽象出来的一种物理过程 称过程模型 理想化了的物理现象或过程 如匀速直线运动 自由落体运动 竖直上抛运动 平抛运动 匀速圆 周运动 简谐运动等 有些题目所设物理模型是不清晰的 不宜直接处理 但只要抓住问题的主要因素 忽略次要因素 恰当的将复杂的对象或过程向隐含的理想化模型转化 就能使问题得以解决 解决物理问题的一般方法可归纳为以下几个环节 解决物理问题的一般方法可归纳为以下几个环节 原始的物理模型可分为如下两类 物理解题方法 物理解题方法 如整体法 假设法 极限法 逆向思维法 物理模型法 等效法 物理图像法等 难点 子弹打木块模型 物理学中最为典型的碰撞模型 一定要掌握 以上所列举的人 船模型的前提是系统初动量为零 如果发生相互作用前系统就具有一定的动 量 那就不能再用 m1v1 m2v2这种形式列方程 而要利用 m1 m2 v0 m1v1 m2v2列式 审视物理情景 构建物理模型 转化为数学问题 还原为物理