2022年高中物理常见的物理模型 .docx
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1、精品_精品资料_专题:高中物理力学常见物理模型高考中常显现的物理模型: 斜面模型 、叠加体模型 包含滑块、子弹射入 、弹簧、轻绳、轻杆 连接体模型 、传送带模型 、人船模型 、碰撞模型 等.一、斜面模型每年各的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题.以下结论有助于更好更快的理清解题思路和方法1. 自由释放的滑块能在斜面上 如右图 匀速下滑时, m 与 M 之间的动摩擦因数 gtan 2. 自由释放的滑块在斜面上如右图所示 :(1) 静止或匀速下滑时,斜面M 对水平的面的静摩擦力为零.(2) 加速下滑时,斜面对水平的面的静摩擦力水平向右. 3减速下滑时,斜面对水平的面的静摩擦力水平向左3. 自由释放
2、的滑块在斜面上如右图所示 匀速下滑时, M 对水平的面的静摩擦力为零,这一过程中再在m 上加上任何方向的作用力,在 m 停止前 M 对水平的面的静摩擦力依旧为零 .4. 悬挂有物体的小车在斜面上滑行如右图所示 :(1) 向下的加速度 agsin 时,悬绳稳固时将垂直于斜面.(2) 向下的加速度 agsin 时,悬绳稳固时将偏离垂直方向向上. 3向下的加速度 agsin 时,悬绳将偏离垂直方向向下5. 在倾角为 的斜面上以速度 v 0 平抛一小球 如右 图所示 : 2v 0tan (1) 落到斜面上的时间tg.(2) 落到斜面上时,速度的方向与水平方向的夹角恒定,且 tan 2tan ,与初速度
3、无关.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 经过 tcv 0tan g小球距斜面最远,最大距离dv 0sin 22gcos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6. 如下图,当整体有向右的加速度a gtan 时, m 能在斜面上保持相对静止7. 在如以下图所示的物理模型中,当回路的总电阻恒定、导轨光滑时,ab 棒所能到达的稳固速度vmmgRsin B2L2m 8如以下图所示,当各接触面均光滑时,在小球从斜面顶端滑下的过程中,斜面后退的位移s m M L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_二、叠加体模型叠加体模型包括滑块、子弹打木块、滑环直杆、传送带等模型
4、,传送带另详述在高考中频现,常需求解摩擦力、相对滑动路程、摩擦生热、多次作用后的速度等.1.两个典型情境和结论需熟记和敏捷运用:2.滑块包括子弹射击 模型常用的力学规律:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(1) 叠放的长方体物块A、B 在光滑的水平面上匀速运动或在光滑的斜面上自由释放后变速运动的过程 中 如下左图所示 , A、B 之间无摩擦力作用(2) 如上右图所示,一对滑动摩擦力做的总功肯定为负值,其肯定值等于摩擦力乘以相对滑动的总路程或等于摩擦产生的热量,与单个物体的位移无关,即: Q摩 f s 相1运动学规律:追及问题或相对运动问题2动力学规律:牛顿其次定律3能量的规律:动
5、能定理和能量守恒定律4动量的规律:系统总动量守恒5 图像的描述:运动图像v-t:vvtt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_典例分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 1、质量为 m 的物块, 以速度 v0 滑到质量为 M的静止木板上,木板放在光滑的水平面上,物块与 木板之间的滑动摩擦因数为 ,将物块视为质点,要使物块不致从木板上滑出,木板长度 L 至少应为多少 .变式练习 1同上图所示, 质量 M=4Kg 长为 L=10m的木板停放在光滑水平面,另一不计长度质量m=1kg 的木块以某一速度从右端滑上木板,木板与木块间的动摩擦因数=08. .假设要使木板获得的速度不
6、大于 2m/s,就木块的初速度vO 应满意的条件A. vO 8m/sB.vO 10m/sC. vO 15m/sD.vO 20m/s变式练习 2如下图 ,C是放在光滑的水平面上的木板,质量为3m,在木板上面有两块质量均为m的小木块 A 和 B,它们与木板间的动摩擦因数均为.最初木板静止, A、B 两木块同时以水平向右的初速 度 0 和 20 在木板上滑动,木板足够长,A、 B 始终未滑离木板.求:1木块 B 从刚开头运动到与木板C速度刚好相等过程中,木块 B 所发生的位移.2木块 A 在整个过程中的最小速度值.例 2 如下图,在足够长的光滑水平面上,放置一长为 L 1m、质量为m1=0.5kg
7、的木板 A ,一质量为m 2=1kg 的小物体 B 以初速度 v0=4m/s 2 滑上 A 的上外表, A 与 B 之间的动摩擦因数为=0.2, g=10m/s 2.(1) 当 B 刚从 A 上滑落时, A、B 的速度分别是多大?(2) 为使 B 不从木板 A 上滑落, 当 B 滑上 A 的同时, 在 A 的右端始终施加一个水平向右的恒力 F,求 F 的大小应满意的条件. 例 3质量为 M 的匀称木块静止在光滑的水平面上,木块左右两侧各有一位拿着完全相同的步枪和 子弹的射击手第一左侧的射击手开枪,子弹水平 射入木块的最大深度为d1 ,然后右侧的射击手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2,如下
8、图设子弹均未射穿木块,且两子弹与木块之间的作用力大小均相同当两颗子弹均相对木块静止时,以下说法正确的选项是 A 最终木块静止, d1d2B 最终木块向右运动, d1d2 C最终木块静止, d1d2 例4 2022 新课标卷 如下图,光滑的水平的面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖 直的墙 . 重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为. 使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞, 碰撞时间极短 . 求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经受的时间. 设木板足够长,重物始终在木板上 . 重力加速度为 g2 例5在的面上方足够高的的方,存在一个高度d=0.30m
9、的“相互作用区域” 如右图中划有虚线的部分 . 一小圆环 A套在一条匀称直杆 B上, A和B 的质量均为 m,开头时 A处于 B的最下端, B竖直放置.A距“相互作用区域”的高度h 0.20m,让 A 和B一起由静止开头下落, 它们之间的滑动摩擦力f =0.5mg. 当A进入“相互作用区域”时,A受到方向向上的恒力 F作用, F=2mg,“相互作用区域” 对杆 B不产生作用力已知杆 B着的前 A和B的速度相同不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s .(1) 求环 A刚离开“相互作用区域”时杆B的速度 .(2) 假设杆 B着的前 A和B的速度相同, 求这一速度的大小设杆 B在下落过程中始终保持
10、竖直且足够长可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、弹簧模型高考常以弹簧为载体设计出各类试题.这类试题涉及静力学问题、动力学问题、功能问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题等,几乎贯穿了整个力学的学问体系对于弹簧,从 受力角度 看,弹簧上的弹力是变力.从能量角度 看,弹簧是个储能元件题目类型有: 静力学中的弹簧问题, 动力学中的弹簧问题,与动量和能量有关的弹簧问题现将有关弹簧问题分类剖析热点一静力学中的弹簧问题(1) 胡克定律: F -kx, F kx(2) 对弹簧秤的两端施加 沿轴线方向 大小不同的拉力,弹簧秤的示数肯定等于挂钩上的拉力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资
11、料_ 例 6如下图,两木块 A、B 的质量分别为m1 和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1 和 k2,两弹簧m1 m22g2 B 2k1 k2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分别连接 A、B,整个系统处于平稳状态现缓慢向上提木块A,直到下面的弹簧对的面的压力恰好Cm1 m22g2k1 k2k1 k2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为零,在此过程中A 和 B 的重力势能共增加了m1m22g2m1 m22g2m1m1 m2g2D k2k1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A k1 k2热点二动力学中的弹簧问题(1) 瞬时加速度问题 与轻绳、轻杆不同
12、:一端固定、另一端接有物体的弹簧,形变不会发生突变,弹力也不会发生突变(2) 如下图,将 A、B 下压后撤去外力,弹簧在复原原长时刻B与 A 开头别离可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 例 7如下图,一轻质弹簧竖直放置在水平面上, 弹簧上端放着质量为 2kg 的物体 A ,处于静止状态.现将一个质量为 3kg 的物体 B 轻放在 A 上,释放瞬时, B 对 A 的压力大小为 取 g=10ms2A 0NB 12NC20ND 30N 例 8如图甲所示,在粗糙的水平面上,质量分别为 m 和 M m M 1 2 的物块 A 、B 用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦因数相同.当用水平力
13、 F 作用于 B 上且两块共同向右加速运动 例 9如下图,质量都为m 的 A、 B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg 的恒力F 向上拉 B,运动距离 h 时 B 与 A 别离就以下说法中正确的选项是A B 和 A 刚别离时,弹簧为原长B B 和 A 刚别离时,它们的加速度为g C弹簧的劲度系数等于mg/hD 在 B 与 A 别离之前,它们做匀加速运动 例 10一根劲度系数为 k, 质量不计的轻弹簧, 上端固定 ,下端系一质量为m 的物体 ,有一水平板将物可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_时,弹簧的伸长量为x1 .当用同样大小的力F 竖直体托住 ,并使弹簧处于自然长
14、度. 如下图. 现让木板可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_加速提升两物块时如图乙所示,弹簧的伸长量由静止开头以加速度aa g匀加速向下移动.求经过多长时间木板开头与物体别离.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为 x2 ,就 x1 x2 等于A 1 1B1 2C 2 1D 23热点三能量、动量相关的弹簧问题与动量、能量相关的弹簧问题在解析过程中以下两点结论的应用特别重要:(1) 弹簧压缩和伸长的形变相同时,弹簧的弹性势能相等.(2) 弹簧连接两个物体做变速运动时,弹簧处于原长时两物体的相对速度最大,弹簧的形变最大时两物体的速度相等可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_
15、精品资料_ 例 11如下图, 一轻弹簧直立于水平的面上,质量为 m 的小球从距离弹簧上端B 点 h 高处的 A 点自由下落, 在 C 点处小球速度到达最大 x0 表示 B、C 两点之间的距离. Ek 表示小球在 C 处的动能 假设转变高度 h,就以下表示 x0 随 h 变化的图象和 Ek 随 h 变化的图象中正确的选项是 例 12 如下图 , 一物体质量 m=2 kg. 在倾角为 =37的斜面上的 A点以初速度 v0=3 m/s 下滑 ,A 点距弹簧上端 B 的距离 AB=4 m.当物体到达 B 后将弹簧压缩到 C 点, 最大压缩量 BC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去 , 弹到的最高位置
16、为 D 点,D 点距 A 点2挡板 P的总质量为 m.开头时将笔直立于水平桌面, 在桌面上方的矩形区域内有竖直向上的匀强电场,带正电的挡板 P特别靠近电场的上边界,挡板P 与四周物体绝缘接触,受到的电场力与笔的重力大小相等.向上移动圆筒使弹簧处于原长状态,此时挡 板 P刚好与圆筒底部接触,如图甲所示.现用力缓慢向下压圆筒,使圆筒底部恰好与水平桌面接触, 此过程中压力做功为W,如图乙所示.撤除压力,圆筒弹起并与挡板P碰撞,两者一起上升到最大高度后自由落下,此后直杆在桌面上多次跳动.假设 圆筒与挡板 P 每次碰撞终止时均具有相同速度,碰撞时间均忽视不计.直杆与桌面每次碰撞后均不反 弹,直杆始终保持
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