【学习方法】高中物理模型总结

高中物理模型高一物理组张玉侠1、追及、相遇模型火车甲正以速度v1向前行驶，司机突然发现前方距甲d处有火车乙正以较小速度v2同向匀速行驶，于是他立即刹车，使火车做匀减速运动。为了使两车不相撞，加速度a应满足什么条件？故不相撞的条件为dvva2)(2212、传送带问题（1）若传送带静止，物块滑到B端作平抛运动的水平距离S0。（2）当皮带轮匀速转动，角速度为ω，物体平抛运动水平位移s；以不同的角速度ω值重复上述过程，得到一组对应的ω，s值，设皮带轮顺时针转动时ω0，逆时针转动时ω0，并画出s—ω关系图象。解：（1）)(12110mghvtvs（2）综上s—ω关系为：sradsradsrads/707/70101.0/1012．（10分）如图所示，在工厂的流水线上安装有水平传送带，用水平传送带传送工件，可以大大提高工作效率，水平传送带以恒定的速率smv/2运送质量为kgm5.0的工件，工件都是以smv/10的初速度从A位置滑上传送带，工件与传送带之间的动摩擦因数2.0，每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即滑上传送带，取2/10smg，求：（1）工件滑上传送带后多长时间停止相对滑动（2）在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离（3）在传送带上摩擦力对每个工件做的功（4）每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能解：（1）工作停止相对滑动前的加速度2/2smga①由atvvt0可知：ssavvtt5.02120②（2）正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离mmvts15.02③（3）JJmvmvW75.0)12(5.021212122202④（4）工件停止相对滑动前相对于传送带滑行的距离)21(20attvvtsm)5.02215.01(5.022mm25.0)75.01(⑤JmgsfsE25.0内⑥3、汽车启动问题匀加速启动恒定功率启动4、行星运动问题[例题1]如图6－1所示，在与一质量为M，半径为R，密度均匀的球体距离为R处有一质量为m的质点，此时M对m的万有引力为F1．当从球M中挖去一个半径为R/2的小球体时，剩下部分对m的万有引力为F2，则F1与F2的比是多少？5、微元法问题微元法是分析、解决物理问题中的常用方法，也是从部分到整体的思维方法。用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决，在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题求解。例1：如图3—1所示，一个身高为h的人在灯以悟空速度v沿水平直线行走。设灯距地面高为H，求证人影的顶端C点是做匀速直线运动。设某一时间人经过AB处，再经过一微小过程Δt（Δt→0），则人由AB到达A′B′，人影顶端C点到达C′点，由于ΔSAA′=vΔt则人影顶端的移动速度：vC=CCt0Slimt=AAt0HSHhlimt=HHhv可见vc与所取时间Δt的长短无关，所以人影的顶端C点做匀速直线运动。6、等效法问题例1：如图4—1所示，水平面上，有两个竖直的光滑墙壁A和B，相距为d，一个小球以初速度v0从两墙之间的O点斜向上抛出，与A和B各发生一次弹性碰撞后，正好落回抛出点，求小球的抛射角θ。由题意得：2d=v0cosθt=v0cosθ02vsing可解得抛射角：θ=12arcsin202gdv例2：质点由A向B做直线运动，A、B间的距离为L，已知质点在A点的速度为v0，加速度为a，如果将L分成相等的n段，质点每通过Ln的距离加速度均增加an，求质点到达B时的速度。因加速度随通过的距离均匀增加，则此运动中的平均加速度为：a平=aa2初末=(n1)aaan2=3ana2n=(3n1)a2n由匀变速运动的导出公式得：2a平L=2Bv－20v解得：vB=20(3n1)aLvn7、超重失重问题【例4】如图24－3所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是[]A．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变B．因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用C．因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其它力不变D．物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其它力的作用点拨：(1)当物体以加速度g向下做匀加速运动时，物体处于完全失重状态，其视重为零，因而支持物对其的作用力亦为零．(2)处于完全失重状态的物体，地球对它的引力即重力依然存在．答案：D4．如图24－5所示，质量为M的框架放在水平地面上，一根轻质弹簧的上端固定在框架上，下端拴着一个质量为m的小球，在小球上下振动时，框架始终没有跳起地面．当框架对地面压力为零的瞬间，小球加速度的大小为[D]AgBC0D．．．．()()MmgmMmgm8、万有引力问题例、宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为3L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。例、小球A用不可伸长的细绳悬于O点，在O点的正下方有一固定的钉子B，OB=d，初始时小球A与O同水平面无初速度释放，绳长为L，为使小球能绕B点做完整的圆周运动，如图9所示。试求d的取值范围。解．为使小球能绕B点做完整的圆周运动，则小球在D对绳的拉力F1应该大于或等于零，即有：dLVmmgD2根据机械能守恒定律可得DdLOmBCA图9)(212dLdmgmVD由以上两式可求得：LdL539、天体运动问题7．（16分）火星和地球绕太阳的运动可以近似看作为同一平面内同方向的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径mr11105.1火，地球的轨道半径mr11100.1地，从如图所示的火星与地球相距最近的时刻开始计时，估算火星再次与地球相距最近需多少地球年？（保留两位有效数字10、牛顿第二定律问题例3为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离．已知某高速公路的最高限速v=120km／h，假设前方车辆突然停下，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50s．刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重力的0.40倍，该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？取g=10m／s2．11、平抛问题10．如图所示，在一次空地演习中，离地H高处的飞机以水平速度1v发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度2v竖直向上发射炮弹拦截.设拦截系统与飞机的水平距离为s，若拦截成功，不计空气阻力，则1v、2v的关系应满足（）A．1v=2vB．1v=2vsHC．1v=sH2vD．1v=2vHs12、曲线运动问题17．（10分）如图所示，支架质量M，放在水平地面上，在转轴O处用一长为l的细绳悬挂一质量为m的小球。求：（1）小球从水平位置释放后，当它运动到最低点时地面对支架的支持力多大？（2）若小球在竖直平面内摆动到最高点时，支架恰对地面无压力，则小球在最高点的速度是多大？13、图线问题1.质量为的m物体放在A地的水平地面上，用竖直向上的力拉物体，物体的加速度a和拉力F关系的a-F图线如图中A所示。质量为m’的另一物体在B地做类似实验所得a-F图线如图中B所示。A、B两线延长线交Oa轴于同一点P。设A、B两地重力加速度分别为g和g’（）A、m’mg’=gB、m’mg’=gC、m’=mg’gD、m’mg’g甲乙丙OFaOFaPAB[提示：由a=gmF可知斜率、纵横坐标的物理意义]2.物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA，mB和mC，与水平面间的动摩擦因数分别为A，B和C，用平行于水平面的拉力F，分别拉物体A、B、C，它们的加速度a与拉力F的关系图线如图所示，A、B、C对应的直线分别为甲、乙、丙，甲、乙两直线平行，则下列说法正确的是：（）A、A＝B，mA＝mB；B、B＝C，mA＝mB；C、AB，mAmB；D、BC，mAmB。14、直线运动问题推论1.物体作初速度为零的匀加速直线运动，从开始（t＝0）计时起，在连续相邻相等的时间间隔（△t=1s）内的位移比为连续奇数比。即：S第1s内∶S第2s内∶S第3s内…=1∶3∶5∶…推论2.物体作匀加速（加速度为a）直线运动，它经历的两个相邻相等的时间间隔为T，它在这两个相邻相等的时间间隔内的位移差为△S，则有△S=aT2推论3.物体作初速度为零的匀加速直线运动，从初始位置（S=0）开始，它通过连续相邻相等的位移所需的时间之比为15、共点力平衡问题1.如图所示，轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B，物体B放在水平地面上，A、B均静止．已知A和B的质量分别为mA、mB，，绳与水平方向的夹角为，则（BD）A．物体B受到的摩擦力可能为0B．物体B受到的摩擦力为mgAcosC.物体B对地面的压力可能为0D．物体B对地面的压力为mB-mAgsin16、功和动量结合问题[例题1]一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，量得停止处对开始运动处的水平距离为S，如图8－27，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的摩擦因数相同．求摩擦因数μ．17、碰撞问题弹性碰撞完全非弹性碰撞完全弹性碰撞18、多物体动量守恒1．（14分）如图所示，A、B质量分别为,2,121kgmkgm置于小车C上。小车质量kgm13，AB间粘有少量炸药，AB与小车间的动摩擦因数均为0.5，小车静止在光滑水平面上，若炸药爆炸释放的能量有12J转化为A、B的机械能，其余的转化为内能。A、B始终在小车上表面水平运动，求：（1）A、B开始运动的初速度各是多少？（2）A、B在小车上滑行时间各是多少？3．（16分）如图，在光滑的水平桌面上，静放着一质量为980g的长方形匀质木块，现有一颗质量为20g的子弹以300m/s的水平速度沿其轴线射向木块，结果子弹留在木块中没有射出，和木块一起以共同的速度运动。已知木块沿子弹运动方向的长度为10cm，子弹打进木块的深度为6cm。设木块对子弹的阻力保持不变。（1）求子弹和木块的共同速度以及它们在此过程中所增加的内能。（2）若子弹是以400m/s的水平速度从同一方向水平射向该木块的，则它能否射穿该木块？6．（14分）如图所示，质量M＝2kg的平板小车后端放有质量m＝3kg的铁块，它和车之间的动摩擦因数＝0.5，开始时车和铁块一起以m/s30v的速度向右在光滑水平地面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞．设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反，平板车足够长，使得铁块总不能和墙相碰．求：（1）铁块在车上滑行的总路程；（2）车和墙第一次相碰以后所走的总路程．（g取2m/s10）19、汽车过拱桥、火车过弯道、汽车过弯道、汽车过平直弯道20先加速后减速模型1．一个质量为m=0.2kg的物体静止在水平面上，用一水平恒力F作用在物体上10s，然后撤去水平力F，再经20s物体静止，该物体的速度图象如图3所示，则下面说法中正确的是（）A.物体通过的总位移为150mB.物体的最大动能为20JC.物体前10s内和后10s内加速度大小之比为2：1D.物体所受水平恒力和摩擦力大小之比为3：1答案：ACD21斜面模型1．带负电的小物体在倾角为)6.0(sin的绝缘斜面上，整个斜面处于范围足够大、方向水平向右的匀强电场中，如图1.04所示。物体A的质量为m，电量为-q，与斜面间的动摩擦因素为，它在电场中受到的电场力的大小等于重力的一半。物体A在斜面上由静止开始下滑，经时间t后突然在斜面区域