2022年高中物理典型物理模型及方法4.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载高中典型物理模型及方法（精华） 1. 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 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 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m单个球机械能不守恒 m1与运动方向和有无摩擦 相同 无关,及与两物体放置的

2、方式都无关；平面、斜面、竖直都一样；只要两物体保持相对静止记住： N= m F 1m F 1 2N 为两物体间相互作用力, m22Fm2m1m2一起加速运动的物体的分子m1F2和 m2F1两项的规律并能应用N1m争论： F1 0；F2=0 Fm1 m2 F=m +m a 1 2N=m a 2N=mm22F1m F1 0； F2 0 F=m1m2gm2m1 gN= m F 1m1F 2m mm1m2F=2gm m gsin m1m2m1m2F 20就是上面的情F=m mBg2m Fm 1m况 F1F2 m1m 2 N 1N2为什么 N5对6= mF m 为第 6 个以后的质量 第 12 对 13

3、 的作用力 N12对13= n-12mFM nm 2. 水流星模型 竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动 争论物体通过最高点和最低点的情形,并且常常显现临界状态；圆周运动实例 火车转弯汽车过拱桥、凹桥 3 飞机做俯冲运动时,飞行员对座位的压力；物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平大路转弯,水平转盘上的物体,绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）和物体在竖直平面内的圆周运动（翻动过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）；万有引力卫星的运动、库仑力电子绕核旋转、 洛仑兹力带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力锥摆、（ 关健要搞清晰向心力怎样供应的）（ 1）火车转弯 ：设火车弯道处内外

4、轨高度差为 持力的合力 F合 供应向心力；h,内外轨间距 L,转弯半径 R；由于外轨略高于内轨,使得火车所受重力和支名师归纳总结 由F合mgtanmgsinmghmv 02得v 0Rgh（v0为转弯时规定速度）v 0g tanR第 1 页,共 13 页RLL- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载 是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件 当火车行驶速率 V等于 V0时, F合 =F向,内外轨道对轮缘都没有侧压力v 2当火车行驶 V大于 V0时, F合 F向,内轨道对轮缘有侧压力,F合 -N= m R即当火车转弯时行驶速率不等于 V0时,其向心力

5、的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调剂,但调剂程度不宜过大,以免损坏轨道；火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现（2）无支承 的小球,在竖直平面内作圆周运动过最高点情形：受力：由 mg+T=mv 2/L 知, 小球速度越小 , 绳拉力或环压力 T越小 , 但T的最小值只能为零 , 此时小球以重力供应作向心力 . 结论： 通过最高点时 绳子 或轨道 对小球没有力的作用 可懂得为恰好通过或恰好通不过的条件 ,此时只有重力供应作向心力. 留意争论：绳系小球从最高点抛出做圆周仍是平抛运动；能过最高点条件：V V临 （当 V V暂时,绳、轨道对球分别产生拉力、压力）不能过最高点条件：V tg物体静止于斜面

6、VB=BAABA55所以 AB 杆对 B 做正功, AB 杆对 A 做负功名师归纳总结 5通过轻绳连接的物体v 和 a；第 3 页,共 13 页在沿绳连接方向可直可曲 ,具有共同的- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料欢迎下载v 和 a 的关系式,特殊留意：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,求出两物体的被拉直瞬时,沿绳方向的速度突然消逝,此瞬时过程存在能量的缺失；争论：如作圆周运动最高点速度V0m2时, v10, v20 v1 与 v1方向一样；当 m1m 2 时, v1 v1, v2 2v1 高射炮打蚊子 当

7、m1=m2时, v1=0, v2=v 1 即 m1 与 m2 交换速度当 m1m2时, v10 v 2 与 v1同向；当 m1m 2 时, v 2 2v1B初动量 p1 肯定,由 p2=m2v 2=2m 1m 2v 12m 1v 1,可见,当m1m 2 时, p22m1v1=2p1m 1m 2m 11m2C初动能 EK1 肯定,当 m1=m2时, EK2=EK1 完全非弹性碰撞应满意：m 1 v1m 2v2m 1m 2vvm v1m v 2. 1m 1m 2E 损1m 1v 11m 2v 21m 1m2 v21m 1 m2v 1mv 222222m 12 一动一静的完全非弹性碰撞（子弹打击木块

8、模型） 是高中物理的重点；特点：碰后有共同速度,或两者的距离最大最小 或系统的势能最大等等多种说法m 1v 10m 1m2vvm 1 v 1（主动球速度上限,被碰球速度下限）m 1m 21m12 v 101m 1m2 v2E损22EkE损1m 1 v21 m1m2v2m 1m22 v 1m 1m221m 1 v2m 1m221m1m222m 1m22争论：E 损 可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能E损 =fd 相 =mgd 相=1mv2一1mMv2=mMv2 0d相 =mMv2 0=2mMv2M002mM2mMfgm22也可转化为弹性势能；转化为电势能、电能发热等等；（通过电场力或安培

9、力做功）由上可争论主动球、被碰球的速度取值范畴名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - m1-m2v1v主m1v02m优质资料2 m欢迎下载1v02v被1v 1m1m2m1mm1mm1m2“ 碰撞过程” 中四个有用推论推论一： 弹性碰撞前、后,双方的相对速度大小相等,即：u2u1=1 2 推论二： 当质量相等的两物体发生弹性正碰时,速度互换；推论三： 完全非弹性碰撞碰后的速度相等推论四： 碰撞过程受 动量守恒 能量不会增加 和 运动的合理性 三个条件的制约；碰撞模型L sv A v0 B 1 v 0v 0BvM AA 其它

10、的碰撞模型：证明：完全非弹性碰撞过程中机械能缺失最大；证明：碰撞过程中机械能缺失表为：E= 1m1 1 2+ 1m2 2 21m1u1 21m2u2 22 2 2 2由动量守恒的表达式中得：u2= 1m1 1+m2 2 m1u1 m 2代入上式可将机械能的缺失E 表为 u1 的函数为： E=m 1 m 1 m 2 u1 2m 1 m 1 1 m 2 2 u1+ 1 m1 1 2+ 1 m2 2 21 m1 1+m2 2 2 2 m 2 m 2 2 2 2 m 2这是一个二次项系数小于零的二次三项式,明显：当 u1=u2= m 1 1 m 2 2 时,m 1 m 2即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系

11、统机械能的缺失达到最大值Em=1 m1 1 2+1 m2 22 2 1m 1m2m 11m2222m 1m22子弹打木块模型：物理学中最为典型的碰撞模型肯定要把握 子弹击穿木块时,两者速度不相等；子弹未击穿木块时,两者速度相等 .这两种情形的临界情形是：当子弹从木块一端到达另一端,相对木块运动的位移等于木块长度时,两者速度相等例题： 设质量为 m 的子弹以初速度 v0 射向静止在光滑水平面上的质量为 M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为 d；求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离；解析： 子弹和木块最终共同运动,相当于完全非弹性碰撞；从动量的角度看,子弹射入木块过

12、程中系统动量守恒：名师归纳总结 mv0Mmv第 8 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料欢迎下载f,设子弹、木从能量的角度看,该过程系统缺失的动能全部转化为系统的内能；设平均阻力大小为块的位移大小分别为s1、 s2,如下列图,明显有s1-s2=d对子弹用动能定理：fs 11mv21mv2 022对木块用动能定理：fs21 Mv 22 、相减得：fd1mv2 01Mmv22Mmm2 v 0 22M式意义： f d 恰好等于系统动能的缺失；依据能量守恒定律,系统动能的缺失应当等于系统内能的增加；可见fdQ,即两物体由于相对运动而摩擦产

13、生的热机械能转化为内能,等于摩擦力大小与两物体相；对滑动的路程的乘积由于摩擦力是耗散力,摩擦生热跟路径有关,所以这里应当用路程,而不是用位移由上式不难求得平均阻力的大小：f2Mmv2d0Mm至于木块前进的距离s2,可以由以上、相比得出：s 2Mmmd从牛顿运动定律和运动学公式动身,也可以得出同样的结论；试试推理；由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比：s 2 d v 0 v / 2 v 0 v, d v 0 M m , s 2 m ds 2 v / 2 v s 2 v m M m一般情形下 M m,所以 s2d；这说明在子弹射入木块过程中木块的位移很小,可以忽视不计；这

14、就为分阶段处理问题供应了依据；象这种运动物体与静止物体相互作用 ,动量守恒 ,最终共同运动的类型,Mm 2全过程动能的缺失量可用公式：E k2 M m v 0 当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统动量仍旧守恒,系统动能缺失仍旧是 EK= f d（这里的 d 为木块的厚度） ,但由于末状态子弹和木块速度不相等,所以不能再用式运算 EK 的大小；做这类题目时肯定要画好示意图,把各种数量关系和速度符号标在图上,以免列方程时带错数据；以上所列举的人、船模型的前提是系统初动量为零；假如发生相互作用前系统就具有肯定的动量,那就不能再用 m1v1=m2v2

15、 这种形式列方程,而要利用 特殊要留意各种能量间的相互转化 3功与能观点：m1+m2v0= m1v1+ m2v2 列式；求功方法 单位： J ev=1.9 10-19J 度 =kwh=3.6 10 6J 1u=931.5Mev 力学 ： W = Fs cos 适用于恒力功的运算 懂得正功、零功、负功功是能量转化的量度 W= Pt p= w= FS=Fv 功率 :P = W 在 t 时间内力对物体做功的平均功率 P = Fvt t tF 为牵引力 ,不是合外力； V 为即时速度时 ,P 为即时功率 .V 为平均速度时 ,P 为平均功率 .P 肯定时 ,F 与 V 成正比）名师归纳总结 动能：EK

16、 =1mv2p2重力势能 Ep = mgh 凡是势能与零势能面的挑选有关 第 9 页,共 13 页22m动能定理 ： 外力对物体所做的总功等于物体动能的变化增量 公式：W合 = W合 W 1 + W2+ +W n= Ek = Ek2 一 Ek1 = 1 2mV21mV 1222 W合为外力所做功的代数和W 可以不同的性质力做功 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载外力既可以有几个外力同时作用,也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用：既为物体所受合外力的功；功是能量转化的量度最易忽视 主要形式有：惯穿整个高中物理的主线“ 功是能量转化的

17、量度”这一基本概念含义懂得；重力的功 - 量度 - 重力势能的变化物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G= - EP,这就是势能定理；,只与始末位置有关. 与势能相关的力做功特点: 如重力 , 弹力 ,分子力 ,电场力它们做功与路径无关除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功转变机械能；这就是机械能定理；只有重力做功时系统的机械能守恒；电场力的功 - 量度 - 电势能的变化 合外力的功 - 量度 - 动能的变化；这就是动能定理；摩擦力和空气阻力做功W=fd路程E 内能 发热 一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能,也就是系统增加的内能；f d=Q（ d

18、 为这两个物体间相对移动的路程）；电学：W AB qU AB F电 d E=qEdE动能 导致电势能转变 QI 2 Rt W QU UIt I2Rt U2 t/R E=IR+r=u外+u 内 =u 外 +Ir P 电源 t =uIt+E其它 P 电源 =IE=I U +I2Rt磁学 ：安培力功W F安 d BILd 内能 发热 BBLVLdB2L2VdRR光学： 单个光子能量E h一束光能量E 总 Nh N 为光子数目 光电效应Ekm1mv2h W0跃迁规律： h =E末-E初辐射或吸取光子2m 原子： 质能方程： Emc2 E mc2留意单位的转换换算机械能守恒定律：机械能 =动能 +重力势能 +弹性势能 条件 :系统只有内部的重力或弹力做功. 守恒条件： 功角度 只有重力和弹簧的弹力做功；能转化角度 只发生动能与势能之间的相互转化；“ 只有重力做功” “ 只受重力作用”；在某过程中物体可以受其它力的作用,只要这些力不做功,或所做功的代数和为零,就可以认为是“ 只有重力做功”列式形式：E1=E2先要确定零势面 P减或增 =E 增 或减 EA 减或增 =EB 增或减 mgh1 +1 2mV 12mgh