高中常用物理模型及解题思路.doc

高中常用物理模型及解题思路1、连接体模型：就就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、细杆联系在一起得物体组。解决这类问题得基本方法就就是整体法与隔离法。整体法就就是指连接体内得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就就是指在需要求连接体内各部分间得相互作用（如求相互间得压力或相互间得摩擦力等）时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析得方法。连接体得圆周运动:两球有相同得角速度;两球构成得系统机械能守恒(单个球机械能不守恒）m1m2与运动方向与有无摩擦(相同）无关,及与两物体放置得方式都无关。平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止记住:= (为两物体间相互作用力）, 一起加速运动得物体得分子m1F2与m21两项得规律并能应用讨论:10;2= Nm2m1F F10;F20 (就就就是上面得情况)F=FFF1F2 mm 12(为什么) N对6=（m为第6个以后得质量） 第12对13得作用力 N1对13=2、水流星模型(竖直平面内得圆周运动就就是典型得变速圆周运动）研究物体通过最高点与最低点得情况,并且经常出现临界状态。(圆周运动实例) 火车转弯 汽车过拱桥、凹桥飞机做俯冲运动时,飞行员对座位得压力。物体在水平面内得圆周运动(汽车在水平公路转弯,水平转盘上得物体，绳拴着得物体在光滑水平面上绕绳得一端旋转）与物体在竖直平面内得圆周运动(翻滚过山车、水流星、杂技节目中得飞车走壁等）。万有引力卫星得运动、库仑力电子绕核旋转、洛仑兹力带电粒子在匀强磁场中得偏转、重力与弹力得合力锥摆、(关健要搞清楚向心力怎样提供得)(1)火车转弯:设火车弯道处内外轨高度差为h,内外轨间距L,转弯半径。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力与支持力得合力F合提供向心力。 （就就是内外轨对火车都无摩擦力得临界条件)当火车行驶速率等于V0时,F合F向,内外轨道对轮缘都没有侧压力当火车行驶V大于V0时,F合F向,外轨道对轮缘有侧压力,F合N=当火车行驶速率V小于时，F合F向,内轨道对轮缘有侧压力,F合-=即当火车转弯时行驶速率不等于V0时,其向心力得变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节,但调节程度不宜过大,以免损坏轨道。火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现(2)无支承得小球，在竖直平面内作圆周运动过最高点情况:受力：由mg+=m2知,小球速度越小,绳拉力或环压力T越小,但得最小值只能为零,此时小球以重力提供作向心力、 结论:通过最高点时绳子（或轨道）对小球没有力得作用（可理解为恰好通过或恰好通不过得条件）,此时只有重力提供作向心力、注意讨论:绳系小球从最高点抛出做圆周还就就是平抛运动。能过最高点条件：VV临(当VV临时,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 tg物体沿斜面加速下滑ag(sn一cos) 4、轻绳、杆模型绳只能受拉力，杆能沿杆方向得拉、压、横向及任意方向得力。如图:杆对球得作用力由运动情况决定只有rctg()时才沿杆方向 最高点时杆对球得作用力;最低点时得速度?,杆得拉力?Em,qLO 若小球带电呢?假设单B下摆,最低点得速度VB= mgR整体下摆2mgR=mg+ ; = VB=所以B杆对做正功,AB杆对做负功 、通过轻绳连接得物体在沿绳连接方向（可直可曲)，具有共同得v与a。特别注意:两物体不在沿绳连接方向运动时,先应把两物体得与a在沿绳方向分解,求出两物体得与a得关系式，被拉直瞬间,沿绳方向得速度突然消失,此瞬间过程存在能量得损失。讨论:若作圆周运动最高点速度 V0m2时,10,v20 v1与1方向一致;当m1m时,v1v,v2v1 (高射炮打蚊子) 当m1=时,1=,v=1 即m1与2交换速度 当m2时,v10(反弹),v20 v与1同向;当m1m2时，v2v1 、初动量1一定，由p2=m2v2=,可见，当mm2时,2m1v=2pC、初动能EK1一定，当m1=m2时,EK2=K1完全非弹性碰撞应满足: 一动一静得完全非弹性碰撞（子弹打击木块模型）就就是高中物理得重点。特点:碰后有共同速度，或两者得距离最大(最小)或系统得势能最大等等多种说法、 (主动球速度上限，被碰球速度下限） 讨论:E损 可用于克服相对运动时得摩擦力做功转化为内能E损=fd相=mgd相一= d相= 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）由上可讨论主动球、被碰球得速度取值范围 “碰撞过程”中四个有用推论推论一:弹性碰撞前、后,双方得相对速度大小相等，即: u112推论二:当质量相等得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得速度相等ABv0推论四：碰撞过程受(动量守恒)（能量不会增加)与(运动得合理性）三个条件得制约。v0AB1Av0碰撞模型vsMv0L其它得碰撞模型: 证明：完全非弹性碰撞过程中机械能损失最大。证明：碰撞过程中机械能损失表为:E=m1222m112m2u2由动量守恒得表达式中得: 2=(m11m22-1)代入上式可将机械能得损失E表为u1得函数为:E=u12-u+(m11+m22)(m11+2)这就就是一个二次项系数小于零得二次三项式,显然:当 u1=u2=时,即当碰撞就就是完全非弹性碰撞时,系统机械能得损失达到最大值 m112+m222 -子弹打木块模型:物理学中最为典型得碰撞模型 (一定要掌握)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、这两种情况得临界情况就就是:当子弹从木块一端到达另一端,相对木块运动得位移等于木块长度时,两者速度相等、例题:设质量为得子弹以初速度射向静止在光滑水平面上得质量为M得木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹得平均阻力得大小与该过程中木块前进得距离。解析:子弹与木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。从动量得角度瞧，子弹射入木块过程中系统动量守恒: 从能量得角度瞧,该过程系统损失得动能全部转化为系统得内能。设平均阻力大小为f,设子弹、木块得位移大小分别为、2,如图所示,显然有s1s2=d对子弹用动能定理: 对木块用动能定理:、相减得:式意义:fd恰好等于系统动能得损失;根据能量守恒定律,系统动能得损失应该等于系统内能得增加;可见,即两物体由于相对运动而摩擦产生得热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动得路程得乘积(由于摩擦力就就是耗散力,摩擦生热跟路径有关，所以这里应该用路程，而不就就是用位移)。 由上式不难求得平均阻力得大小:至于木块前进得距离2,可以由以上、相比得出:从牛顿运动定律与运动学公式出发，也可以得出同样得结论。试试推理。由于子弹与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: 一般情况下，所以s2(1)安培力做功安培力所做得功对应着电能与其它形式得能得相互转化，即W安电,安培力做正功,对应着电能转化为其她形式得能(如电动机模型）;克服安培力做功，对应着其它形式得能转化为电能(如发电机模型);且安培力作功得绝对值，等于电能转化得量值,=F安d=BId 内能(发热)(2)洛仑兹力永不做功洛仑兹力只改变速度得方向,不改变速度得大小。（)光学光子得能量:E光子h;一束光能量光=Nh(N指光子数目)在光电效应中，光子得能量h=W+(14)原子物理原子辐射光子得能量=E初E末,原子吸收光子得能量h=E末E初爱因斯坦质能方程:E=m2（15）能量转化与守恒定律对于所有参与相互作用得物体所组成得系统,其中每一个物体得能量数值及形式都可能发生变化，但系统内所有物体得各种形式能量得总合保持不变功与能得关系贯穿整个物理学。现归类整理如下：常见力做功与对应能得关系常见得几种力做功能量关系数量关系式力得种类做功得正负对应得能量变化情况重力m+重力势能P减小gh=P增加弹簧得弹力x+弹性势能E弹性减小W弹=E弹性增加分子力分子+分子势能分子减小W分子力E分子增加电场力q+电势能电势减小qU=E电势增加滑动摩擦力内能增加fs相对= 感应电流得安培力F安培电能E电增加W安培力=E电合力合+动能E增加合=Ek减小重力以外得力F+机械能E机械增加WFE机械减小汽车得启动问题: 具体变化过程可用如下示意图表示、关键就就是发动机得功率就就是否达到额定功率,恒定功率启动速度VF=a=当a=0即F=f时,v达到最大vm保持vm匀速变加速直线运动匀速直线运动恒定加速度启动a定=即F一定P=F定v即P随v得增大而增大当a=0时,v达到最大vm,此后匀速当P=P额时a定=0,v还要增大F=a=匀加速直线运动变加速(a)运动匀速运动(1)若额定功率下起动，则一定就就是变加速运动,因为牵引力随速度得增大而减小、求解时不能用匀变速运动得规律来解、(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得速度(匀加速结束时得速度),并不就就是车行得最大速度、此后，车仍要在额定功率下做加速度减小得加速运动（这阶段类同于额定功率起动)直至a=0时速度达到最大、