2022年高中物理典型物理模型及方法.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 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mm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

2、放置的方式都无关；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 2 1m F 1 2N 为两物体间相互作用力, 22Fm2m 1m2一起加速运动的物体的分子m1F2 和 m 2F1 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=m22Fm 1m F1 0；F2 0 2F=m1m2gm2m1gN= m F 1m 1Fm1m2F=m m2gm m gsin m 1m2m 1m2F 20就是上面的情F=m mBg2m Fm1m况 F1F2 m1m2 N1N 2为什么 N 5对6= m F m 为第 6 个以后的质量

3、第 12 对 13 的作用力 N 12对13= n-12m FM 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

4、弯 ：设火车弯道处内外轨高度差为 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持力的合力由F合mgtanmgsinmghmv 02得v 0Rgh（v 0为转弯时规定速度）v 0g tanR第 1 页,共 12 页LRL 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名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载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 vR 2即当火车转弯时行驶速

5、率不等于 V0时,其向心力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

6、 tg物体静止于斜面 V B=2g R2223gR；VV B2V AV A=55所以 AB 杆对 B 做正功, AB 杆对 A 做负功5通过轻绳连接的物体v 和 a 在沿绳方向分解,求出两物体的v 和 a 的关系式,在沿绳连接方向可直可曲 ,具有共同的v 和 a；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, v 1 v1,v22v 1 高射炮打蚊子 当 m1=m2时, v1=0, v2=v 1 即 m1 与 m2 交换速度

7、当 m1m2时, v10 v2 与 v1同向；当 m1m 2 时, v2 2v1B初动量 p1 肯定,由 p2=m2v 2=2m 1m2v12m 1 v1,可见,当m1m 2 时, p2 2m1v1=2p1m 1m2m11m2C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 2v 2m 1m 2vvm v1m v2. 1m 1m 2E损1m 1v 11m2v 21m 1m2v21m 1 m2v 1mv2222222m 1 一动一静的完全非弹性碰撞（子弹打击木块模型）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

8、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 21m 1v201m1m2v2E损212EkE损1m 1 v21m 1m2v2m 1m22 v 12m21m 12 v 1m21m 1m 1222m 1mm 22m 2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=2mMv2 0M02mM2mMfgm22也可转化为弹性势能；转化为电势能、电能发热等等；（通过电场力或安培力做功）由上可争论主动球、被碰球的速度取值范畴m1-m2v1v主m1v02m1v02v 被2 m

9、1v12m1m2m1mm1m1mm“ 碰撞过程” 中四个有用推论名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载推论一： 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 0v0BvM AA 其它的碰撞模型：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=

10、1m11 2+1m2 2 21m1u1212 m2u222 2222由动量守恒的表达式中得：u2=1m1 1+m22 m1u1 m2代入上式可将机械能的缺失E 表为 u1 的函数为： E=m 1m 1m2u1 2m 1m 112m 22u1+1 m1 1 2+21 m2 2 22212 m1 1+m22m 2mm这是一个二次项系数小于零的二次三项式,明显：当u1=u2=m 11m22时,m 1m2即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系统机械能的缺失达到最大值Em=1 m1 1 22+1 m2 2 2 21m 1m2m 11m 222当子弹从木块一端到达另一2m 1m 2子弹打木块模型：物理学中最为典型

11、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：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,子弹射入木块过程中系统动量守恒：名师归纳总结 mv0Mmvf,设子弹、 木块的位移大小分别第 8 页,共 12 页从能量的角度看,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

12、为 s1、s2,如下列图,明显有s1-s2=d对子弹用动能定理：fs 112 mv 01mv2 22- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载可见fdQ,对木块用动能定理：fs 21 Mv 22 、相减得：fd12 mv 01Mmv22Mmmv2 22M0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；即两物体由于相对运动而摩擦产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

13、大小：f2Mmv2ds2Mmmd0Mm至于木块前进的距离s2,可以由以上、相比得出：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：s2s2dv0v/v/2v0vv,dv0Mmm,s2Mmmd2vs2一般情形下Mm,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,全过程动能的缺失量可用公式：E k2Mmmv2 0M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

14、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这种形式列方程,而要利用 m1+m2v0= m1v1+ m2v2 列式；特殊要留意各种能量间的相互转化3功与能观点：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

15、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）动能：EK=1mv2p2重力势能Ep = mgh 凡是势能与零势能面的挑选有关 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+ +Wn = Ek = Ek2 一 Ek1 = 1 2mV 221mV 122 W 合 为外力所

16、做功的代数和W 可以不同的性质力做功 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 - 重力势能的变化名师归纳总结 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；第 9 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 与势能相关的力做功特点优秀学习资料欢迎下载,只与始末位置有关. : 如重力 ,弹力 ,分子力 , 电场力它们做功与路径无关除重力和

17、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 分子力的功 - 量度 - 分子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 为这两个物体间相对移动的路程）；热学： E=Q+W（热力学第肯定律）电学：W AB qU AB F电 d E=qEdE动能 导致电势能转变 W QU UIt I2 Rt U2t/R QI2Rt E=IR+r=

18、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Eh一束光能量E 总 Nh N 为光子数目 光电效应Ekm12 mv mh W0跃迁规律： h =E末 -E初辐射或吸取光子2 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