高中物理的常见十种模型课件.pptx

1、高中物理常见十种模型1物理模型轻轻杆、轻绳轻绳 、轻弹轻弹 簧模型2三种模型轻轻杆轻 绳轻 绳轻弹轻弹 簧模型图图 示 3三种模型轻轻杆轻 绳轻 绳轻弹轻弹 簧模型特点形变变 特点只能发发 生微小形变变柔软软 ，只能发发 生微小形变变，各处张处张力大小相等既可伸长长 ，也可压缩压缩 ，各处弹处弹 力大小相等方向特点不一定沿杆，可以是任意方向只能沿绳绳 ，指向绳绳收缩缩的方向一定沿弹弹 簧轴线轴线 ，与形变变 方向相反作用效果特点可提供拉力、推力只能提供拉力可以提供拉力、推力大小突变变特点可以发发 生突变变可以发发 生突变变一般不能发发生突变变如图图 所示，水平轻轻 杆的一端固定在墙墙 上，轻轻

2、绳绳与竖竖 直方向的夹夹 角为为 37，小球的重力为为 12 N，轻绳轻绳 的拉力为为10 N，水平轻弹轻弹 簧的弹弹力为为9 N，求轻轻杆对对小球的作用力4审题审题 点睛 轻绳轻绳 的弹弹力方向一定沿绳绳收缩缩方向，具有唯一性，轻弹轻弹 簧弹弹力沿弹弹簧轴线轴线 ，方向有两种可能固定轻轻杆的弹弹 力方向，具有多种可能性因此应应 分两种情况确定轻轻 杆对对 小球的作用力大小和方向甲5乙答案 见见 解析6建模感悟 弹弹 簧与橡皮筋的弹弹 力特点(1)弹弹 簧与橡皮筋产产 生的弹弹 力遵循胡克定律Fkx.(2)橡皮筋、弹弹 簧的两端及中间间 各点的弹弹 力大小相等(3)弹弹 簧既能受拉力，也能受压

3、压 力(沿弹弹 簧轴线轴线 )，而橡皮筋只能受拉力作用(4)弹弹 簧和橡皮筋中的弹弹 力均不能突变变 ，但当将弹弹 簧或橡皮筋剪断时时 ，其弹弹 力立即消失7物理模型传传送带带模型中的动动力学问问题题1模型特征一个物体以速度v0(v00)在另一个匀速运动动的物体上开始运动动的力学系统统 可看做“传传 送带带 ”模型，如图图 甲、乙、丙所示82建模指导导传传送带带模型问题问题 包括水平传传送带问题带问题 和倾倾斜传传送带带问题问题 (1)水平传传 送带问题带问题 ：求解的关键键 在于对对 物体所受的摩擦力进进 行正确的分析判断根据物体与传传 送带带 的相对对 速度方向判断摩擦力方向两者速度相等是

4、摩擦力突变变 的临临 界条件(2)倾倾斜传传送带问题带问题 ：求解的关键键在于认认真分析物体与传传送带带 的相对对 运动动 情况，从而确定其是否受到滑动动 摩擦力作用如果受到滑动动 摩擦力作用应进应进 一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动动 情况当物体速度与传传送带带 速度相等时时 ，物体所受的摩擦力有可能发发 生突变变 9(18分)(2015四川成都七中开学考试试 )如图图 所示，传传 送带带 与地面倾倾 角37，从A到B长长 度为为 L10.25 m，传传 送带带 以v010 m/s的速率逆时针转动时针转动 在传传送带带上端A无初速地放一个质质 量为为 m0.5 kg

5、的黑色煤块块 ，它与传传 送带带 之间间的动动摩擦因数为为0.5.煤块块在传传送带带上经过经过 会留下黑色痕迹已知sin 370.6，g10 m/s2，求：(1)煤块块从A到B的时间时间 ；(2)煤块块 从A到B的过过 程中传传 送带带 上形成痕迹的长长 度10审题审题 点睛 (1)煤块刚块刚 放上时时 ，判断摩擦力的 方向，计计 算加速度(2)判断煤块块能否达到与传传送带带速度 相等，若不 能，煤 块块从AB加速度不变变 ，若能，则则 要进进 一步判断煤块块 能否相对对传传送带带滑动动(3)达到相同速度后，若煤块块不再滑 动动，则则匀速 运动动到B点，形成的痕迹长长 度等于传传 送带带 和煤

6、 块块 对对 地的位移之差煤块块 若相对传对传 送带带 滑动动 ，之后将以另一加速度运动动 到B 点，形成 的痕迹与上段留下的痕迹重合，最后结结 果取两次痕迹长长者1112答案(1)1.5 s(2)5 m1314物理模型“滑块块 滑板”模型的分析1模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发发 生相对对 滑动动 2模型分析解此类题类题 的基本思路：(1)分析滑块块 和木板的受力情况，根据牛顿顿 第二定律分别别 求出滑块块 和木板的加速度；(2)对对 滑块块 和木板进进 行运动动 情况分析，找出滑块块 和木板之间间的位移关系或速度关系，建立方程特别别 注意滑块块 和木板的位移都

7、是相对对 地面的位移1516审题审题 点睛 (1)判断两者之间间 是否发发 生滑动动 ，要比较较 两者之间间 的摩擦力与最大静摩擦力的关系，若ffm，则则 不滑动动 ，反之则发则发 生滑动动(2)两者发发 生相对对 滑动时动时 ，两者运动动 的位移都是对对 地的，注意找位移与板长长 的关系1718规规 律总结总结 (1)滑块块 由滑板的一端运动动 到另一端的过过 程中，若滑块块 和滑板同向运动动 ，位移之差等于板长长 ；反向运动动时时 ，位移之和等于板长长 (2)滑块块 是否会从滑板上掉下的临临 界条件是：滑块块 到达滑板一端时时 两者共速(3)滑块块 不能从滑板上滑下的情况下，当两者共速时时

8、 ，两者受力、加速度发发 生突变变 19物理模型两种运动动 的合成与分解实实 例一、小船渡河模型1模型特点两个分运动动 和合运动动 都是匀速直线线 运动动 ，其中一个分运动动的速度大小、方向都不变变 ，另一分运动动 的速度大小不变变 ，研究其速度方向不同时对时对 合运动动的影响这样这样 的运动动系统统可看做小船渡河模型20211.(12分)河宽宽 l300 m，水速v21 m/s，船在静水中的速度v13 m/s，欲分别别 按下列要求过过 河时时 ，船头头应应与河岸成多大角度？过过 河时间时间 是多少？(1)以最短时间过时间过 河；(2)以最小位移过过 河；(3)到达正对对 岸上游100 m处处

9、 审题审题 点睛 (1)水流速度不影响过过 河时间时间 ，因此当船头头 垂直河岸时时，过过河时间时间 最短；(2)在船速大于水速的情况下，渡河的最小位移等于河宽宽 ，要求合速度v垂直河岸即可；(3)欲到达对对 岸上游100 m处处 ，应应 使合速度指向该该 点2223答案 见规见规 范解答24技法点拨拨 求解小船渡河问题问题 的方法求解小船渡河问题问题 有两类类 ：一是求最短渡河时间时间 ，二是求最短渡河位移无论论 哪类类 都必须须 明确以下三点：(1)解决这类问题这类问题 的关键键是：正确区分 分运 动动和合 运动动，在船的航行方向也就是船头头 指向方向的运动动 ，是分运动动 ；船的运动动

10、也就是船的实际实际 运动动 ，是合运动动 ，一般情况下与船头头 指向不共线线 (2)运动动 分解的基本方法，按实实 际际 效果 分解，一般用平行四边边 形定则则 沿水流方向和船头头 指向分解(3)渡河时间时间 只与垂直河岸的船的分速度有关，与水 流 速度无关25物理模型竖竖 直平面内圆圆 周运动动 的“轻轻 杆、轻绳轻绳 ”模型1模型特点在竖竖 直平面内做圆圆 周运动动 的物体，运动动 至轨轨 道最高点时时 的受力情况可分为为 两类类 ：一是无支撑(如球与绳连绳连 接、沿内轨轨道的“过过 山车车 ”等)，称为为 “轻绳轻绳 模型”；二是有支 撑(如球与 杆连连 接、小球在弯管内运动动 等)，称

11、为为 “轻轻 杆模型”262模型分析绳绳 、杆模型常涉及临临 界问题问题 ，分析如下：27 轻绳轻绳 模型轻轻 杆模型常见见类类型 过过最高点的临临界条件 由小球能运动动 即可，得v临临 028 轻绳轻绳 模型轻轻 杆模型讨 论讨 论分析 ABD293031物理模型双星系统统 模型1模型特点(1)两颗颗 星彼此相距较较 近，且间间 距保持不变变 (2)两颗颗 星靠相互之间间 的万有引力做匀速圆圆 周运动动 (3)两颗颗星绕绕同一圆圆心做圆圆周运动动322模型分析(1)双星运动动 的周期和角速度相等，各以一定的速率绕绕 某一点转动转动 ，才不至于因万有引力作用而吸在一起(2)双星做匀速圆圆 周运

12、动动 的向心力大小相等，方向相反(3)双星绕绕 共同的中心做圆圆 周运动时总动时总 是位于旋转转 中心的两侧侧 ，且三者在一条直线线 上(4)双星轨轨 道半径之和等于它们们 之间间 的距离33B3435总结总结 提升 (1)解决双星问题时问题时 ，应应注意区分星体间间 距与轨轨 道半径：万有引力定律中的r为为 两星体间间 距离，向心力公式中的r为为 所研究星球做圆圆 周运动动 的轨轨 道半径(2)宇宙空间间 大量存在这样这样 的双星系统统 ，如地月系统统 就可视视为为 一个双星系统统 ，只不过过 旋转转 中心没有出地壳而已，在不是很精确的计计 算中，可以认为认为 月球绕绕 着地球的中心旋转转

13、36物理模型传传 送带带 模型中的功能问问题题1模型概述传传 送带带 模型典型的有水平和倾倾 斜两种情况，涉及功能角度的问题问题 主要有：求传传送带对带对 物体所做的功、物体和传传送带带由于相对对滑动动而产产 生的热热 量、因放上物体而使电动电动 机多消耗的电电 能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解372传传 送带带 模型问题问题 中的功能关系分析(1)功能关系分析：WFEkEpQ.(2)对对 WF和Q的理解：传传 送带带 的功：WFFx传传 ；产产 生的内能QFfs相对对 3传传送带带模型问题问题 的分析流程38(16分) 如图图所示，绷紧绷紧 的传传送带带与水平面的夹夹 角30，皮带带

14、在电动电动 机的带动带动 下，始终终 保持v02 m/s的速率运行，现现把一质质量为为m10 kg的工件(可看做质质点)轻轻轻轻 放在 皮带带的底端，经过时间经过时间 1.9 s，工件被传传 送到h1.5 m的高处处 ，取g10 m/s2，求：(1)工件与传传 送带间带间 的动动 摩擦因数；(2)电动电动 机由于传传 送工件多消耗的电电 能审题审题 点睛 (1)运动过动过 程分析：1.9 s内工件是否一直加速？若工件先匀加速后匀速运动动 ，所受摩擦力是否相同？(2)能量转转 化分析：多消耗的电电 能转转 化成了哪几种能量？各如何表示？394041建模感悟 (1)水平传传 送带带 ：共速后不受摩

15、擦力，不再有能量转转 化倾倾 斜传传 送带带 ：共速后仍有静摩擦力，仍有能量转转 移(2)滑动动 摩擦力做功，其他能量转转 化为为 内能，静摩擦力做功，不产产 生内能42物理模型“柱体微元”模型的应应 用1模型构建：物质质 微粒定向移动动 ，以速度方向为轴线为轴线 从中选选 取一小圆圆 柱作为为 研究对对 象，即为为 “柱体微元”模型2模型特点(1)柱体内的粒子沿轴轴线线可认认为为做匀速运动动(2)柱体长长 度lvt(v为为 粒子的速度)，柱体横截面积积 Sr2(r为为 柱体半径)4344来自质质子源的质质子(初速度为为零)，经经一加速电电 压压为为 800 kV的直线线 加速器加速，形成电电

16、 流强度为为 1 mA的细细 柱形质质 子流已知质质 子电电 荷量e1.601019 C这这 束质质 子流每秒打到靶上的质质 子数为为 多少？假定分布在质质 子源到靶之间间的加 速电场电场 是均匀的，在质质 子束中与质质 子源相距L和4L 的两 处处 ，各取一段极短的相等长长 度的质质 子流，其中的质质 子数分别别 为为 N1和N2，则则 N1N2等于多少？4546答案6.251015个 21方法总结总结 “柱体微元”模型主要解决类类 流体问题问题 ，如微观观 粒子的定向移动动 、液体流动动 、气体流动动 等问问题题 47物理模型电电 磁感应应 中的“双杆”模型1模型分类类“双杆”模型分为为

17、两类类 ：一类类 是“一动动 一静”，甲杆静止不动动，乙杆运动动，其实质实质 是单单杆问题问题 ，不过过要注意问题问题 包含着一个条件：甲杆静止、受力平衡另一种情况是两杆都在运动动 ，对对 于这这 种情况，要注意两杆切割磁感线产线产 生的感应应电动势电动势 是相加还还是相减482分析方法通过过 受力分析，确定运动动 状态态 ，一般会有收尾状态态 对对 于收尾状态则态则 有恒定的速度或者加速度等，再结结 合运动动 学规规 律、牛顿顿 运动动 定律和能量观观 点分析求解49(14面上，导轨电导轨电 阻不计计，间间距L0.4 m导轨导轨 所在空间间 被分)(2014高考天津卷) 如图图 所示，两根足

18、够长够长 的平行金属导轨导轨 固定在倾倾 角30的斜分成区域和，两区域的边边 界与斜面的交线为线为 MN，中的匀强磁场场 方向垂直斜面向下，中的匀强磁场场 方向垂直斜面向上，两磁场场 的磁感应应强度大小均为为 B0.5 T在区域中，将质质 量m10.1 kg，电电 阻R1500.1 的金属条ab放在导轨导轨 上，ab刚刚 好不下滑然后，在区域中将质质 量m20.4 kg，电电 阻R20.1 的光滑导导 体棒cd置于导轨导轨 上，由静止开始下滑cd在滑动过动过 程中始终处终处 于区域的磁场场 中，ab、cd始终终 与导轨导轨 垂直且两端与导轨导轨 保持良好接触，取g10 m/s2.问问 ：(1)

19、cd下滑的过过 程中，ab中的电电 流方向；(2)ab刚刚 要向上滑动时动时 ，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚刚 要向上滑动动 的过过 程中，cd滑动动 的距离x3.8 m，此过过 程中ab上产产 生的热热 量Q是多少51审题审题 点睛 (1)ab刚刚 好不下滑，隐隐 含Ffmmgsin ，方向沿斜面向上，ab刚刚 要向上滑动时动时 ，隐隐 含F安Ffmmgsin ，摩擦力方向沿斜面向下(2)由于ab中的电电 流变变 化，产产 生的热热 量要用功能关系(能量守恒)结结合电电路知识识求解5253答案 (1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J54总结总结 提升 分析“双杆”模型问题时问题时 ，要注意双杆之间间 的制约约 关系，即“动动 杆”与“被动动 杆”之间间 的关系，需要注意的是，最终终两杆的收尾状态态的确定是分析该类问题该类问题 的关键键55物理模型单摆单摆 模型的应应 用56审题审题 点睛 (1)乙球在光滑圆圆 弧内做小角度往复运动动，因此可按单摆单摆 模型处处 理(2)乙球从A第一次到C点用时时与单单摆摆的周期关系为为 t_T.(3)乙球从A第n次到C用时时表达式为为 _57585960