F
m
高考常用24个物理模型
物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理，对于例题做到触类旁通，举一反三，把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力，下面是物理解题中常见的24个解题模型，从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理，基本涵盖高中物理知识的各个方面。主要模型归纳整理如下：
模型一：超重和失重
系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y ) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m (g +a )； 向下失重(加速向下或减速上升)F =m (g -a ) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动
绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充 斜面对地面的压力?
地面对斜面摩擦力?
导致系统重心如何运动？
模型二：斜面
搞清物体对斜面压力为零的临界条件 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定
μ=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ< tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ)
模型三：连接体
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：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：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(单个球机械能不守恒)
与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止
记住：N= 21
12
12
m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力),
一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用?F 2
12m m m N
+=
m 1
m 2
a θ
╰ α 讨论：①F 1
≠0；F 2=0
122F=(m +m )a N=m a
N=
2
12
m F m m +
② F 1≠0；F 2≠0 N=
2112
12
m F m m m F ++
(2
0F =是上面的情
况) F=2
11221m m g)(m m g)(m m ++
F=122112
m (m )m (m gsin )m m
g θ++
F=A B B 12
m (m )m F m m
g ++
12121 2
例如：N 5对6=F M
m (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力
N 12对13=F
nm
12)m -(n
模型四：轻绳、轻杆
绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 ◆ 通过轻杆连接的物体
如图：杆对球的作用力由运动情况决定只有θ=arctg(g a )时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力。
V B =R 2g
假设单B 下摆，最低点的速度?mgR=2
2
1B
mv 整体下摆
2mgR=mg 2R +'2
B '2A mv 2
1mv 21+
'A 'B V 2V = ? 'A V =gR 5
3 ； '
A 'B
V 2V ==gR 256> V B =R 2g 所以AB 杆对B 做正功，AB 杆对A 做负功 ◆ 通过轻绳连接的物体
①在沿绳连接方向(可直可曲)，具有共同的v 和a 。
特别注意：两物体不在沿绳连接方向运动时，先应把两物体的v 和a 在沿绳方向分解，求出两物体的v 和a 的关系式，
②被拉直瞬间，沿绳方向的速度突然消失，此瞬间过程存在能量的损失。
讨论：若作圆周运动最高点速度 V 0 速度消失。 m 2 m 1 F E m L · 即是有能量损失，绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能守恒。 自由落体时，在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v 1突然消失)，再v 2下摆机械能守恒 模型五：上抛和平抛 1．竖直上抛运动：速度和时间的对称 分过程：上升过程匀减速直线运动,下落过程初速为0的匀加速直线运动. 全过程：是初速度为V 0加速度为-g 的匀减速直线运动。 (1)上升最大高度:H=V02/2g (2)上升的时间 t=V0/g (3)从抛出到落回原位置的时间:t =2 g V o (4)上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向 (5)上升、下落经过同一段位移的时间相等。 (6)匀变速运动适用全过程S = V o t －g t 2 ; V t = V o －g t ; V t 2－V o 2 = －2gS (S 、V t 的正负号的理解) 2.平抛运动：匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动的合运动 （1）运动特点：a 、只受重力；b 、初速度与重力垂直。其运动的加速度却恒为重力加速度g ，是一个匀变速曲线运动，在任意相等时间内速度变化相等。 （2）平抛运动的处理方法：可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，两个分运动既具有独立性又具有等时性。 （3）平抛运动的规律：做平抛运动的物体，任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水平总位移的中点。 证：平抛运动示意如图，设初速度为V 0，某时刻运动到A 点，位置坐标为(x,y ),所用时间为t.此时速度与水平方向的夹角为β,速度的反向延长线与水平轴的交点为'x ,位移与水平方向夹角为α.以物体的出发点为原点，沿水平和竖直方向建立坐标。 依平抛规律有: V x = V 0 速度： V y =gt 22y x v v v += ' 0x y v gt v v tan x x y -== = β ① S x = V o t 位移: 2 y gt 2 1s = 22 y x s s s += 02 gt 21t gt tan 21v v x y = ==α ② 由①②得： βαtan 2 1 tan = 即 )(21'x x y x y -= ③ 所以: x x 2 1'= ④ ④式说明：做平抛运动的物体，任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水总位移的中点。 模型六：水流星 (竖直平面圆周运动) ◆研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态。(圆周运动实例) ②汽车过拱桥、凹桥 3 ③飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力。 ④物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，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（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）。 ⑤万有引力——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、（关健要搞清楚向心力怎样提供的） （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F 合提供向心力。 (是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件) 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况： 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,T 最小值只能为零,此时小球重力作向心力。 结论：最高点时绳子(或轨道)对小球没有力的作用，此时只有重力提供作向心力。 能过最高点条件：V ≥V 临（当V ≥V 临时，绳、轨道对球分别产生拉力、压力） 不能过最高点条件：V ① 恰能通过最高点时：mg=R m 2临 v ，临界速度V 临=gR ； 可认为距此点2R h = (或距圆的最低点)2 5R h =处落下的物体。 ☆此时最低点需要的速度为V 低临=gR 5 ☆最低点拉力大于最高点拉力ΔF=6mg ② 最高点状态: mg+T 1=L 2m 高v (临界条件T 1=0, 临界速度V 临=gR , V ≥V 临才能通过) 最低点状态: T 2- mg = L 2m 低v 高到低过程机械能守恒: mg2L m m 2 21 221+=高低v v T 2- T 1=6mg (g 可看为等效加速度) ② 半圆：过程mgR=2 2 1mv 最低点T-mg=R 2 v m ?绳上拉力T=3mg ； 过低点的速度为V 低 =gR 2 小球在与悬点等高处静止释放运动到最低点，最低点时的向心加速度a=2g ③与竖直方向成θ角下摆时,过低点的速度为V 低 =)cos 1(2θ-gR ,此时绳子拉力T=mg(3-2cos θ) （3） 有支承的小球： 3 22)(33R h R GT GT +==远近ππρ在竖直平面作圆周运动过最高点情况： ①临界条件：杆和环对小球有支持力的作用 知）（由R U m N mg 2 =- 当V=0时，N=mg （可理解为小球恰好转过或恰好转不过最高点） 恰好过最高点时，此时从高到低过程 mg2R=22 1mv 低点：T-mg=mv 2/R ? T=5mg ；恰好过最高点时，此时最低点速度：V 低 =gR 2 注意：物理圆与几何圆的最高点、最低点的区别 (以上规律适用于物理圆,但最高点,最低点, g 都应看成等效的情况) ◆匀速圆周运动 在向心力公式F n =mv 2/R 中，F n 是物体所受合外力所能提供的向心力，mv 2/R 是物体作圆周运动所需要的向心力。当提供的向心力等于所需要的向心力时，物体将作圆周运动；若提供的向心力消失或小于所需要的向心力时，物体将做逐渐远离圆心的运动，即离心运动。 其中提供的向心力消失时，物体将沿切线飞去，离圆心越来越远；提供的向心力小于所需要的向心力时，物体不会沿切线飞去，但沿切线和圆周之间的某条曲线运动，逐渐远离圆心。 模型七：万有引力 1思路和方法：①卫星或天体的运动看成匀速圆周运动, ② F 心=F 万 (类似原子模型) 2公式：G 2r Mm =ma n ，又a n =r )T 2(r r v 222π=ω=， 则v=r GM ，3 r GM = ω，T=GM r 23 π 由G 2r Mm ==m 2ωr =m r )T 2(2π?M=2 3 2GT r 4π (恒量=23 T r ) ρ=23333 43T GR r R M ππ=(当r=R 即近地卫星绕中心天体运行时)?ρ=2G T 3π= （M=ρV 球= ρπ3 4 r 3） s 球面=4πr 2 s=πr 2 (光的垂直有效面接收，球体推进辐射) s 球冠 =2πRh 轨道上正常转： F 引=G 2r Mm = F 心= m a 心= m ωm R v =2 2 R= mm42πn 2 R 地面附近： G 2R Mm = mg ?GM=gR 2 (黄金代换式) mg = m R v 2?gR =v =v 第一宇宙 =7.9km/s ∣→→匀加速直线运动→→→→∣→→→变加速（a ↓）运动→→→→→∣→ → 题目中常隐含：(地球表面重力加速度为g)；这时可能要用到上式与其它方程联立来求解。 ①沿圆轨道运动的卫星的几个结论: v=r GM ，3 r GM = ω，T= GM r 23 π ②理解近地卫星：来历、意义 万有引力≈重力=向心力、 r 最小时为地球半径、 最大的运行速度=v 第一宇宙=7.9km/s (最小的发射速度)；T 最小=84.8min=1.4h ③同步卫星几个一定：三颗可实现全球通讯(南北极仍有盲区) 轨道为赤道平面 T=24h=86400s 离地高h=3.56ｘ104km(为地球半径的 5.6倍) V 同步=3.08km/s ﹤V 第一宇宙=7.9km/s ω=15o/h(地理上时区) a=0.23m/s2 ⑤卫星的能量功越多,⑦卫星在轨道上正常运行时处于完全失重状态,与重力有关的实验不能进行 ⑥应该熟记常识：地球公转周期1年, 自转周期1天=24小时=86400s, 地球表面半径6.4ｘ103km 表面重力加速度g=9.8 m/s 2 月球公转周期30天 模型八：汽车启动 (匀小的加速运动(这阶段类同于额定功率起动)直至a=0时速度达到最大。 模型九：碰撞 碰撞特点①动量守恒 ②碰后的动能不可能比碰前大 ③对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可 能大于前面物体的速度。 ◆弹性碰撞： 弹性碰撞应同时满足： ①一动一静且二球质量相等时的弹性正碰：速度交换 ②大碰小一起向前；质量相等，速度交换；小碰大，向后返。 ③原来以动量(P)运动的物体，若其获得等大反向的动量时，是导致物体静止或反向运动的临界条件。 ◆“一动一静”弹性碰撞规律： 即m 2v 2=0 ； 2222 1v m =0 代入(1)、(2)式 解得：v 1'= 12121v m m m m +-（主动球速度下限） v 2'=12 11 v m m m 2+（被碰球速度上限） ◆完全非弹性碰撞应满足： ◆一动一静的完全非弹性碰撞 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. 讨论： ①E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=μmg·d相=20 mv 2 1 一'2 M)v (m 2 1 += M) 2(m mMv2 + ? d相= M)f 2(m mMv2 + = M) g(m 2 mMv2 + μ ②也可转化为弹性势能； ③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、被碰球的速度取值范围 “碰撞过程”中四个有用推论 推论一：弹性碰撞前、后，双方的相对速度大小相等，即： u2－u1=υ1－υ2 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 碰撞模型 其它的碰撞模型： 模型十：子弹打木块： 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。临界情况是：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。实际上子弹打木块就是一动一静的完全非弹性碰撞 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，子弹钻入木块深度为d。 从能量的角度看，该过程系统损失的动能全部转 化为系统的内能。设平均阻力大小为f，设子弹、木 块的位移大小分别为s1、s2，如图所示，显然有s1-s2=d 对子弹用动能定理： 2 2 12 1 2 1 mv mv s f- = ?…………………………………① 对木块用动能定理：2 22 1 Mv s f= ?…………………………………………② ①、②相减得：() ()20 2 2 02 2 1 2 1 v m M Mm v m M mv d f + = + - = ?………………③ ③式意义：f d恰好等于系统动能的损失，可见Q d f= ? 模型十一：滑块 在动量问题中我们常常遇到这样一类问题，如滑块与滑块相互作用，v0 A B A B v v s M v L 1 A v0 滑块与长木板相互作用，滑块与挡板相互作用，子弹射入滑块等，或在此基础上加上弹簧或斜面等，这些问题中都涉及到滑块，故称之为“滑块模型”，此模型和子弹打木块基本相似。 1、运动情景 ① 对m ：匀减速直线运动 ② 对M ：匀加速直线运动 ③ 对整体：m 相对M 运动， 最终相对静止 2、动量关系 ① 对m ：0-mv mv mgt -=μ ② 对M ：Mv mgt =μ ③ 对整体：v m M mv )(0+= 3、能量关系 ① 对m ：动能减小 2 022121-mv mv mgs m -=μ ② 对M ：动能增大 22 1 Mv mgs M =μ ③ 对整体：动能减小 l mg v m M mv E Q K ?=+-=?=μ220)(2 1 21 4、临界条件 速度相等（l 最大，L 最小，m 恰好不滑下） 模型十二：人船模型 一个原来处于静止状态的系统，在系统内发生相对运动的过程中，设人的质量m 、速度 v 、位移s ，船的质量M 、速度V 、位移S ，在此方向遵从 ①动量守恒方程：mv=MV ；ms=MS ； ②位移关系方程 ： 人船相对位移 d=s+S ?s=d M m M + M/m=L m /L M 传送带以v 顺时针匀速运动，物块从传送带左端无初速释放。从两个视角剖析：力与运动情况的分析、能量转化情况的分析． ◆水平传送带： ◆功能关系： W F =△E K +△E P +Q 。 （a ）传送带做的功：W F =F·S 带 功率P=F× v 带 （F 由传送带受力平衡求得） （b ）产生的内能：Q=f·S 相对 20m M m O R V 共 v m M S M S m l （c ）如物体无初速放在水平传送带上，则物体获得的动能E K ，摩擦生热Q 有如下关系： E K =Q=2 mv 2 1 传 。 ◆传送带形式： 1.水平、倾斜和组合三种：倾斜传送带模型要分析mgsin θ与f 的大小与方向 2.按转向分顺时针、逆时针转两种； 3.按运动状态分匀速、变速两种。 模型十四：弹簧振子和单摆 ◆弹簧振子和简谐运动 ①弹簧振子做简谐运动时，回复力F=-kx ，“回复力”为振 m kx a - = 子运动方向上的合力。加速度为②简谐运动具有对称性，即以平衡位置（a=0）为圆心，两侧对称点回复力、加速度、位移都是对称的。 ③弹簧可以贮存能量，弹力做功和弹性势能的关系为：W =－△EP 其中W 为弹簧弹力做功。 ④在平衡位置速度、动量、动能最大；在最大位移处回复力、加速度、势能最大。 ⑤振动周期 T= 2πm K (T 与振子质量有关、与振幅无关) 通过同一点有相同的位移、速率、回复力、加速度、动能、势能； 半个周期，对称点速度大小相等、方向相反。半个周期内回复力的总功为零，总冲量为2t mv 一个周期，物体运动到原来位置，一切参量恢复。一个周期内回复力的总功为零，总冲量为零。 ◆单摆 T l g = θ() (T 与振子质量、振幅无关) 影响重力加速度有：①纬度，离地面高度；②在不同星球上不同，与 万有引力圆周运动规律；③系统的状态(超、失重情况)；④所处的物理环境有关，有电磁场时的情况；⑤静止于平衡位置时等于摆线张力与球质量的比值。 模型十五：振动和波 传播的是振动形式和能量,介质中各质点只在平衡位置附近振动并不随波迁移。 ①各质点都作受迫振动， ②起振方向与振源的起振方向相同， ③离源近的点先振动， ④没波传播方向上两点的起振时间差=波在这段距离内传播的时间 图2 图1 ⑤波源振几个周期波就向外传几个波长。 ⑥波从一种介质传播到另一种介质，频率不改变, 波速 知波速和波形画经过Δt 后的波形（特殊点画法和去整留零法） (1) 波长、波速、频率的关系：v f T ==λλ λ =VT x=vt （适用于一切波）(2) I 如果S1,S2同相 ①若满足：L L n n 21012-==±±λ()，，，…，则P 点的振动加强。 ②若满足：L L n n 21212 012-=+=±±()()λ，，，…，则P 点的振动减弱 II 如果S1,S2反相，P 点振动的加强与减弱情况与I 所述正好相反。 (3)一个周期质点走的路程为4A 半个周期质点走的路程为2A 一个周期波传播的距离为λ 半个周期波传播的距离为λ/2 波的几种特有现象：叠加、干涉、衍射、多普勒效应，知现象及产生条件 模型十六：带电粒子在复合场中的运动 1、 电场中的类平抛运动 20mv 2 1qEd qu W = ==加 ① m 2qu v 0加= ⑵ 偏转(类平抛)平行E 方向： 加速度：dm qU m qE m F a 2偏 === ② 再加磁场不偏转时：d U q qE qB 0偏==v 水平：l=v o t ③ 竖直：2 t 2 1y a = ④ 结论： ①不论粒子m 、q 如何，在同一电场中由静止加速后进入，飞出时侧移和偏转角相同。 ②出场速度的反向延长线跟入射速度相交于O 点，粒子好象从中心点射出一样。 o o y v gt v v tg ==β o o 2v 2gt t v gt tg 21 ==α αβ2tg tg =(αβ分别为出场速度和水平面的夹角、进场到出场的偏转角) 2、 磁场中的圆周运动 规律：qB mv R R v m qBv 2 =?= (不能直接用) qB m 2v R 2T ππ= = 1、找圆心：①(圆心的确定)因f 洛一定指向圆心，f 洛⊥v 任意两个f 洛方向的指向交点为圆心； ②任意一弦的中垂线一定过圆心； 2、求半径(两个方面)：①物理规律qB mv R R v m qBv 2 = ?= ②由轨迹图得出与半径R 有关的几何关系方程 )α=2倍的弦切角θ 相对的弦切角相等，相邻弦切角互补 由轨迹画及几何关系式列出：关于半径的几何关系式去求。 3、求粒子的运动时间：偏向角（圆心角、回旋角）α=2倍的弦切角θ，即α=2θ ) 360(2)(0 t 或回旋角圆心角π= ×T 4、圆周运动有关的对称规律：特别注意在文字中隐含着的临界条件 a 、从同一边界射入的粒子，又从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。 b 、在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，一定沿径向射出。 3、复合场中的特殊物理模型 1．粒子速度选择器 如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv 0B ＝qE,v 0=E/B ，若v= v 0=E/B ，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关 若v ＜E/B ，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加． 若v ＞E/B ，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少． 2.磁流体发电机 如图所示，由燃烧室O 燃烧电离成的正、负离子以高速。喷入偏转磁场B 中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d 时电势差稳定U ＝dvB ，这就相当于一个可以对外供电的电源． 3.电磁流量计． 电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，其中有可以导电的 液体向左流动．导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b 间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定． 由Bqv=Eq=Uq/d ，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B 4.质谱仪：如图所示：组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器（E,B ），偏转场B 2，胶片． 2 选择器中: Bq v =Eq ?1 B E = v 比荷: 122q E m B B d = 质量122m E = 作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素． 5.回旋加速器 如图所示：组成：两个D 形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U 作用：电场用来对粒子（质子、氛核,a 粒子等）加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速．高能粒子是研究微观物理的重要手段． 要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期． 关于回旋加速器的几个问题： (1)回旋加速器中的D 形盒，它的作用是静电屏蔽，使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰，以保证粒子做匀速圆周运动‘ (2)回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等: (3)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式2222 122K q B R E mv m == 来计 算， 在粒子电量，、质量m 和磁感应强度B 一定的情况下，回旋加速器的半径R 越大，粒子的能量就越大． 模型十七：电磁场中的单杠运动 在电磁场中，“导体棒”主要是以“棒生电”或“电动棒”的内容出现，从组合情况看有棒与电阻、棒与电容、棒与电感、棒与弹簧等；从导体棒所在的导轨有“平面导轨”、“斜面导轨”“竖直导轨”等。 主要考虑棒平动切割B 时达到的最大速度问题；及电路中产生的热量Q ；通过导体棒的电量问题。 ①2 2 L B R F v m 合外= （合外F 为导体棒在匀速运动时所受到的合外力）。 求最大速度问题，尽管达最大速度前运动为变速运动，感应电流(电动势)都在变化，但达最大速度之后，感应电流及安培力均恒定，计算热量运用能量观点处理，运算过程得以简捷。 ②Q=W F -W f -2 2 1m mv （W F 为外力所做的功； W f -为克服外界阻力做的功）； ③流过电路的感应电量R n t t R n t R t I q φ φε?= ????=??=?= . 模型要点： （1）力电角度：与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化→导体棒产生感应电动势→感应电流→导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。 （2）电学角度：判断产生电磁感应现象的那一部分导体（电源）→利用或 求感应电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画 等效电路图。 （3）力能角度：电磁感应现象中，当外力克服安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。 模型十八：磁流体发电机模型 磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。如图所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外，还会在与电流、外磁场垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。从微观角度来说，当一束速度是v 的粒子进入磁场强度为B 的磁场一段时间后，粒子所受的电场力和洛伦兹力相等 这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势，这样就形成了磁流体发电机的原型。 Bvd Ed ==ε 我们可以将运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第 电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势，如右图所示。 为了方便求解，假设0v 在运动过程中不变，其中p F 是外界的推力，A F 是安培力。 所以利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数。 模型十九：输电 远距离输电：画出远距离输电的示意图，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n 1、n 1/ n 2、n 2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。 功率之间的关系是：P 1=P 1/，P 2=P 2/，P 1/=P r =P 2。 电压之间的关系是：212 2 221 111,,U U U n n U U n n U U r +=''=''=' 。 电流之间的关系是： 21222 21111,,I I I n n I I n n I I r =='' =''=',求输电线上的电流往往是这 类问题的突破口。 输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。 B E 霍尔效应示意 v d 电动势、电功率模型原理 A V R A V R 分析和计算时都必须用r I U r I P r r r r ==,2，而不能用r U P r 2 1'= 。 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失S U S L U P P r 212 111'∝???? ? ??'=ρ， 模型二十：限流分压法测电阻 电路由测量电路和供电电路两部分组成，其组合以减小误差。 ◆ 测量电路（内、外接法） 类型 电路图 R 测与R 真比较 条件 计算比较法 己知R v 、R A 及R x 大致值时 内 R 测= I U U A R +=R X +R A > R X 适于测大电阻 R x >v A R R 外 R 测=v x v x R v R R R R I I U +=+ 阻 R X ①R x 与 R v 、R A 粗略比较 ② 计算比较法 R x 与v A R R 比较 ◆ 供电电路（限流法、分压法） 电路图 电压变化范围 电流变化范围 优势 选择方法 限流 E R R R 滑+x ～E 滑R R E +x ～x R E 电路简单 附加功耗小 R x 比较小、R 滑 比较大， R 滑全>n 倍的R x 通电前调到最大 调压 0～E 0～ x R E 电压变化范围大 要求电压 从0开始变化 R x 比较大、R 滑 比较小 R 滑全>R x /2 通电前调到最小 R 滑唯一：比较R 滑与R x ?确定控制电路 R x ???x 10 R R R X 滑分压接法 R 滑≈R x 两种均可，从节能角度选限流 R 滑不唯一：实难要求?确定控制电路?R 滑 实难要求：①负载两端电压变化范围大。 ②负载两端电压要求从0开始变化。 ③电表量程较小而电源电动势较大。 有以上3种要求都采用调压供电。 无特殊要求都采用限流供电 欧姆表测：使用方法:机械调零、选择量程(大到小)、欧姆调零、测量读数时注意挡位(即倍率)、拨off 挡。 注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重 新短接欧姆调零。 电桥法测： X R R R R 321 =132R R R R =? 半偏法测表电阻： 断s 2,调R 1使表满偏; 闭s 2,调R 2使表半偏.则R 表=R 2； 图A 图B ◆ 半偏法测电流表内阻（图A ） 先让电流通过电流表并使其满偏，然后接上电阻箱R 2，并调节它使电流表半偏，由于总电流几乎不变，电流表和R 2上各有一半电流通过，意味着它们电阻相等，即为电流表的内阻R g =R 2。 1、先合下S 1 ，调节R 1使电流表指针满偏. 2、再合下S 2，保持电阻R 1不变，调节R 2使电流表指针半偏，记下R 2的值. 若R 1＞＞R 2，则R g =R 2 一般情况 R 测量＜R 真实 ◆ 半偏法测电压表内阻（图B ） 先调分压使电压表满偏，然后接上电阻箱R 2，并调节它使电压表半偏，由于总电压几乎不变，电压表和R 2上电流相同，意味着它们电阻相等，即为电压表的内阻R V =R 2。 1.先合下S ，调节R 2 =0，再调节R 1使电压表指针满偏. 2.保持变阻器电阻R 1不变，调节R 2使电压表指针半偏， 记下R 0的值. .若R 2＞＞R 1，有 R V = R 2， 一般情况 R 测量＞ R 真实 模型二十二：光学模型 美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，反射定律(物像关于镜面对称)；由偏折程度直接判断各色光的n 折射定律介 空介λλγ====sinC 90sin sin sin n o v C i 光学中的一个现象一串结论 色散现象 n v λ(波动性) 衍射 C 临 干涉间距 γ (粒子性) E 光子 光电效应 红 黄 紫 小 大 大 小 大 (明显) 小 (不明显) 容易 难 大 小 大 小 小 (不明显) 大 (明显) 小 大 难 易 临反射回玻璃中的光线，折射角变为900时的入射角叫临界角。 全反射的条件：光密到光疏；入射角等于或大于临界角。 应用:光纤通信(玻璃sio 2)、内窥镜、海市蜃楼、沙膜蜃景、炎热夏天柏油路面上的蜃景 理解：同种材料对不同色光折射率不同；同一色光在不同介质中折射率不同。 双缝干涉: 条件f 相同，相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 亮条纹位置: ΔS ＝n λ； 暗条纹位置: λ2 1)(2n S +=?（n ＝0,1,2,3,、、、）； 条纹间距 ：1) -L(n da L x d 1 -n a d L X = ?=?==?λλ d 两条狭缝间的距离；L ：挡板与屏间的距离) ；测出n 条亮条纹间的距离。 光的电磁说 ⑴麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。 ⑵电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ射 G R 2 S 2 R 1 S 1 R 1 S V R 2 氢原子的能级图 n E /eV ∞ 1 -13.6 2 -3.4 3 -1.51 4 E 1 E 2 E 3 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 ν射线 组成频率波 波长：大小 波动性：明显不明显 频率：小大 粒子性：不明显明显 产生机理 在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生 原子的外层电子受到激发产生的 原子的内层电子受到激发后产生的 原子核受到 激发后产生的 种 类 产 生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出 热效应 遥感、遥控、加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光、杀菌、合成V D2 X 射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视、金属探伤 ),波粒两相性学说(德布罗意波)概率波 各种电磁波产生的机理,特性和应用,光的偏振现象说明光波是横波,也证明光的波动性. 激光的产生特点应用(单色性,方向性好,亮度高,相干性好) 爱因斯坦光电效应方程：mV m 2/2＝hf －W 0一个光子的能量E ＝hf (决定了能否发生光电效应) ①金属都有一个极限频率，入射光大于这个极限频率产生光电效应；低于这个频率不产生光电效应。 ②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。 ③入射光照到金属上时，光子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s ④当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比。 康普顿效应：石墨中的电子对x 射线的散射现象,这个实验都证明光具有粒子性 模型二十三：玻尔模型 玻尔模型引入量子理论（量子化就是不连续性，整数n 叫量子数），提出了三条假设： ⑴定态--原子只能处于不连续的能量状态(称为定态)，电子虽然绕核运转，但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定) (终初E E h -=ν) 辐射(吸收)光子的能量为hf ＝E 初 -E 末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数 为()2 12-==n n C N n ]。 [ (大量)处于n 激发态原子跃迁到基态时的所有辐射方式] ⑶能量和轨道量子化----定态不连续，能量和轨道也不连续；(即 原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道分布也是不连续的) 。 氢原子在n 能级的动能、势能，总能量的关系是：E P =－2E K ，E=E K +E P =－E K 。(类似于卫星模型) 由高能级到低能级时，动能增加，势能降低，且势能的降低量是动能增加量的2倍，故总能量(负值)降低。量子数 ↑ ↓↓↑↑↑T V E E E n k p 模型二十四：放射现象和核反应 从贝克勒耳发现天然放射现象开始，人们认识到原子核也有复杂结构。 ⑴衰变α衰变：e 422349023892H Th U +→(实质：核内He n 2H 2421011→+)α衰变形成外切(同方向旋)， β衰变：e Pa Th 012349123490-+→(实质：核内的中子转变成了质子和中e H n 0 11110-+→) β衰变形成内切(相反方向旋)，且大圆为α、β粒子径迹。 +β衰变：e Si P 0130143015+→（核内e n H 0 11011+→） γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。 ⑵人工转变： H O He N 1 117842147+→+(发现质子的核反应)(卢瑟福)用α粒子轰击氮核,并预言中子的存在 n C He Be 1 01264294+→+(发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的α射线轰击铍 n P He Al 103015422713+→+ (人工制造放射性同位素) 正电子的发现(约里奥居里和伊丽芙居里夫妇)α粒子轰击铝箔 ⑶重核的裂变： n 3Kr Ba n U 1 09236141561023592++→+ 在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。 ⑷轻核的聚变：n He H H 1 0423121+→+（需要几百万度高温，所以又叫热核反应） 所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。） e Si P 0130143015 +→ F m 高考常用24个物理模型 物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理，对于例题做到触类旁通，举一反三， 把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力，下面是物理解题中常见的24个解题 模型，从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理，基本涵盖高中物理知识的各个 方面。主要模型归纳整理如下： 模型一：超重和失重 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y) 向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)； 向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 绳剪断后台称示数铁木球的运动 系统重心向下加速用同体积的水去补充 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ 模型二：斜面 搞清物体对斜面压力为零的临界条件 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) a θ 模型三：连接体 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：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：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(单个球与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 记住：N= 211212 m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力), 一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用?F 2 12m m m N += 讨论：①F 1≠0；F 2=0 122F=(m +m )a N=m a N=212 m F m m + ② F 1≠0；F 2≠0 N= 211212 m F m m m F ++ (2 0F =是上面的情 况) F=2 11221m m g)(m m g)(m m ++ F=122112 m (m )m (m gsin )m m g θ++ F=A B B 12 m (m )m F m m g ++ 12121 2 例如：N 5对6=F M m (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力 N 12对13=F nm 12)m -(n m 2 m 1 F m 1 m 2 高中物理二十四种模型 ⒈"质心"模型:质心(多种体育运动).集中典型运动规律.力能角度. ⒉"绳件.弹簧.杆件"三件模型:三件的异同点,直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题. ⒊"挂件"模型:平衡问题.死结与活结问题,采用正交分解法,图解法,三角形法则和极值法. ⒋"追碰"模型:运动规律.碰撞规律.临界问题.数学法(函数极值法.图像法等)和物理方法(参照物变换法.守恒法)等. ⒌"运动关联"模型:一物体运动的同时性.独立性.等效性.多物体参与的独立性和时空联系. ⒍"皮带"模型:摩擦力.牛顿运动定律.功能及摩擦生热等问题. ⒎"斜面"模型:运动规律.三大定律.数理问题. ⒏"平抛"模型:运动的合成与分解.牛顿运动定律.动能定理(类平抛运动). ⒐"行星"模型:向心力(各种力).相关物理量.功能问题.数理问题(圆心.半径.临界问题). ⒑"全过程"模型:匀变速运动的整体性.保守力与耗散力.动量守恒定律.动能定理.全过程整体法. ⒒"人船"模型:动量守恒定律.能量守恒定律.数理问题. ⒓"子弹打木块"模型:三大定律.摩擦生热.临界问题.数理问题. ⒔"爆炸"模型:动量守恒定律.能量守恒定律. ⒕"单摆"模型:简谐运动.圆周运动中的力和能问题.对称法.图象法. ⒖"限流与分压器"模型:电路设计.串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律.电能.电功率.实际应用. ⒗"电路的动态变化"模型:闭合电路的欧姆定律.判断方法和变压器的三个制约问题. ⒘"磁流发电机"模型:平衡与偏转.力和能问题. ⒙"回旋加速器"模型:加速模型(力能规律).回旋模型(圆周运动).数理问题. ⒚"对称"模型:简谐运动(波动).电场.磁场.光学问题中的对称性.多解性.对称性. ⒛电磁场中的单杆模型:棒与电阻.棒与电容.棒与电感.棒与弹簧组合.平面导轨.竖直导轨等,处理角度为力电角度.电学角度.力能角度. 21.电磁场中的"双电源"模型:顺接与反接.力学中的三大定律.闭合电路的欧姆定律.电磁感应定律. 22.交流电有效值相关模型:图像法.焦耳定律.闭合电路的欧姆定律.能量问题. 23."能级"模型:能级图.跃迁规律.光电效应等光的本质综合问题. 24.远距离输电升压降压的变压器模型. A θ 传送带模型（一） ——传送带与滑块 滑块与传送带相互作用的滑动摩擦力，是参与改变滑块运动状态的重要原因之一。其大小遵从滑动摩擦力的计算公式，与滑块相对传送带的速度无关，其方向取决于与传送带的相对运动方向，滑动摩擦力的方向改变，将引起滑块运动状态的转折，这样同一物理环境可能同时出现多个物理过程。因此这类命题，往往具有相当难度。 滑块与传送带等速的时刻，是相对运动方向及滑动摩擦力方向改变的时刻，也是滑块运动状态转折的临界点。按滑块与传送带的初始状态，分以下几种情况讨论。 一、滑块初速为0，传送带匀速运动 [例1]如图所示，长为L 的传送带AB 始终保持速度为v 0 的水平向右的速度运动。今将一与皮带间动摩擦因数为μ的滑块C ，轻放到A 端，求C 由A 运动到B 的时间t AB 解析：“轻放”的含意指初速为零，滑块C 所受滑动摩擦 力方向向右，在此力作用下C 向右做匀加速运动，如果传送带够长，当C 与传送带速度相等时，它们之间的滑动摩擦力消失，之后一起匀速运动，如果传送带较短，C 可能由A 一直加速到B 。滑块C 的加速 度为 ，设它能加速到为 时向前运动的距离为 。 若 ，C 由A 一直加速到B ，由 。 若 ，C 由A 加速到 用时 ，前进的距离 距 离 内 以 速 度 匀 速 运 动 C 由A 运动到B 的时间 。 [例2]如图所示，倾角为θ的传送带，以 的恒定速度按图示 方向匀速运动。已知传送带上下两端相距L 今将一与传送带间动 C A B 摩擦因数为μ的滑块A轻放于传送带上端，求A从上端运动到下端的时间t。 解析：当A的速度达到时是运动过程的转折点。A初始下滑的加速度 若能加速到，下滑位移（对地）为 。 （1）若。A从上端一直加速到下端 。 （2）若，A下滑到速度为用时 之后距离内摩擦力方向变为沿斜面向上。又可能有两种情况。 （a）若，A达到后相对传送带停止滑动，以速度匀速， 总时间 （b）若，A达到后相对传送带向下滑，，到达末端速度 用时 总时间 高考常用 24 个物理模型 物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理，对于例题做到触类旁通，举一反三， 把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力，下面是物理解题中常见的 24 个解题 模型，从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理，基本涵盖高中物理知识的各个 方面。主要模型归纳整理如下： 模型一：超重和失重 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度 向上超重 (加速向上或减速向下 )F=m(g+a)； 向下失 重 (加速向下或减速上升 )F=m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 斜面对地面的压力 ? 地面对斜面摩擦力 ? 导致系统重心如何运动？ 模型二：斜面 搞清物体对斜面压力为零的临界条件 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 =tg 物体沿斜面匀速下滑或静止 > tg 物体静止于斜面 < tg 物体沿斜面加速下滑 a=g(sin 一 cos ) (或此方向的分量 a y ) 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 铁木球的运动 用同体积的水去补充 F 1>F 2 m 1>m 2 N 1 高考物理解题模型 目录 第一章运动和力 (1) 一、追及、相遇模型 (1) 二、先加速后减速模型 (4) 三、斜面模型 (6) 四、挂件模型 (11) 五、弹簧模型（动力学） (18) 第二章圆周运动 (20) 一、水平方向的圆盘模型 (20) 二、行星模型 (23) 第三章功和能 (1) 一、水平方向的弹性碰撞 (1) 二、水平方向的非弹性碰撞 (6) 三、人船模型 (9) 四、爆炸反冲模型 (11) 第四章力学综合 (13) 一、解题模型： (13) 二、滑轮模型 (19) 三、渡河模型 (23) 第五章电路 (1) 一、电路的动态变化 (1) 二、交变电流 (6) 第六章电磁场 (1) 一、电磁场中的单杆模型 (1) 二、电磁流量计模型 (7) 三、回旋加速模型 (10) 四、磁偏转模型 (15) 第一章 运动和力 一、追及、相遇模型 模型讲解： 1． 火车甲正以速度v 1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v 2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？ 解析：设以火车乙为参照物，则甲相对乙做初速为)(21v v -、加速度为a 的匀减速运动。若甲相对乙的速度为零时两车不相撞，则此后就不会相撞。因此，不相撞的临界条件是：甲车减速到与乙车车速相同时，甲相对乙的位移为d 。 即：d v v a ad v v 2)(2)(02 212 21-=-=--，， 故不相撞的条件为d v v a 2)(2 21-≥ 2． 甲、乙两物体相距s ，在同一直线上同方向做匀减速运动，速度减为零后就保持静止不动。甲物 体在前，初速度为v 1，加速度大小为a 1。乙物体在后，初速度为v 2，加速度大小为a 2且知v 1 第二章 圆周运动 解题模型： 一、水平方向的圆盘模型 1． 如图1.01所示，水平转盘上放有质量为m 的物块，当物块到转轴的距离为r 时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的μ倍，求： （1）当转盘的角速度ωμ12=g r 时，细绳的拉力F T 1。 （2）当转盘的角速度ωμ232=g r 时，细绳的拉力F T 2。 图2.01 解析：设转动过程中物体与盘间恰好达到最大静摩擦力时转动的角速度为ω0，则μωmg m r =02，解得ωμ0=g r 。 （1）因为ωμω102= r cm 210=，A 、B 与盘面间相互作用的摩擦力最大值为其重力的0.5倍，试求： （1）当圆盘转动的角速度ω0为多少时，细线上开始出现张力？ （2）欲使A 、B 与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大 角速度为多大？（g m s =102/） 图2.02 解析：（1）ω较小时，A 、B 均由静摩擦力充当向心力，ω增大，F m r =ω2可知，它们受到的静摩擦力也增大，而r r 12>，所以A 受到的静摩擦力先达到最大值。ω再增大，AB 间绳子开始受到拉力。 由F m r fm =1022ω，得：ω011111 055===F m r m g m r rad s fm ./ （2）ω达到ω0后，ω再增加，B 增大的向心力靠增加拉力及摩擦力共同来提供，A 增大的向心力靠增加拉力来提供，由于A 增大的向心力超过B 增加的向心力，ω再增加，B 所受摩擦力逐渐减小，直到为零，如ω再增加，B 所受的摩擦力就反向，直到达最大静摩擦力。如ω再增加，就不能维持匀速圆周运动了，A 、B 就在圆盘上滑动起来。设此时角速度为ω1，绳中张力为F T ，对A 、B 受力分析： 对A 有F F m r fm T 11121+=ω 对B 有F F m r T fm -=2212 2ω 联立解得：ω112 112252707=+-==F F m r m r rad s rad s fm fm /./ 3． 如图2.03所示，两个相同材料制成的靠摩擦传动的轮A 和轮B 水平放置，两轮半径 R R A B =2，当主动轮A 匀速转动时，在A 轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A 轮边缘上。若将小木块放在B 轮上，欲使木块相对B 轮也静止，则木块距B 轮转轴的最大距离为（ ） A. R B 4 B. R B 3 C. R B 2 D. R B 答案： C 常见弹簧类问题分析 高考要求 轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视. 弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x 与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化. 2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变. 3.在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化，可以先求平均力，再用功的定义 进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点：W k =-（21kx 22-21kx 12），弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p =2 1kx 2，高考不作定量要求，可作定性讨论.因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解. 下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析。 一、与物体平衡相关的弹簧问题 1.(1999年，全国)如图示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质 弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴 接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离 开上面弹簧．在这过程中下面木块移动的距离为( ) A.m 1g/k 1 B.m 2g/k 2 C.m 1g/k 2 D.m 2g/k 2 此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题．题中空间距离的变化，要通过弹簧 形变量的计算求出．注意缓慢上提，说明整个系统处于一动态平衡过程，直至m 1离开上面的弹簧．开始时，下面的弹簧被压缩，比原长短(m 1 + m 2)g ／k 2，而m l 刚离开上面的弹簧，下面的弹簧仍被压缩，比原长短m 2g ／k 2，因而m 2移动△x ＝(m 1 + m 2)·g ／k 2 - m 2g ／k 2＝m l g 高考经典物理模型：传 送带模型(一) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 2 传送带模型（一） ——传送带与滑块 滑块与传送带相互作用的滑动摩擦力，是参与改变滑块运动状态的重要原因之一。其大小遵从滑动摩擦力的计算公式，与滑块相对传送带的速度无关，其方向取决于与传送带的相对运动方向，滑动摩擦力的方向改变，将引起滑块运动状态的转折，这样同一物理环境可能同时出现多个物理过程。因此这类命题，往往具有相当难度。 滑块与传送带等速的时刻，是相对运动方向及滑动摩擦力方向改变的时刻，也是滑块运动状态转折的临界点。按滑块与传送带的初始状态，分以下几种情况讨论。 一、滑块初速为0，传送带匀速运动 [例1]如图所示，长为L 的传送带AB 始终保持速度为v 0的水平向右的速度运动。今将一与皮带间动 摩擦因数为μ的滑块C ，轻放到A 端，求C 由A 运动到B 的时间t AB 解析：“轻放”的含意指初速为零，滑块C 所受滑动摩擦力方向向右，在此力作用下C 向右做匀加速运动，如果传送带够长，当C 与传送带速度相等时，它们之间的滑动摩擦力消失，之后一起匀速运动，如果传送带较短，C 可能由A 一直加速到B 。 3 A θ 滑块C 的加速度为 ，设它能加速到为 时向前运动的距离为 。 若 ，C 由A 一直加速到B ，由 。 若 ，C 由A 加速到 用时 ，前进的距离 距离内以 速度匀速运动 C 由A 运动到B 的时间 。 [例2]如图所示，倾角为θ的传送带，以 的恒定速度 按图示方向匀速运动。已知传送带上下两端相距L 今将一与传送带间动摩擦因数为μ的滑块A 轻放于传送带上 端，求A 从上端运动到下端的时间t 。 解析：当A 的速度达到 时是运动过程的转折点。A 初始下滑的加速 度 若能加速到 ，下滑位移（对地）为 。 （1）若 。A 从上端一直加速到下端 l v 0 v S v 0 A B v 0 A B v 0 l 滑块、子弹打木块模型之一 子弹打木块模型：包括一物块在木板上滑动等。μNS 相=ΔE k 系统=Q ，Q 为摩擦在系统中产生的热量。②小球在置于光滑水平面上的竖直平面内弧形光滑轨道上滑动 ：包括小车上悬一单摆单摆的摆动过程等。小球上升到最高点时系统有共同速度(或有共同的水平速度)；系统内弹力做功时，不将机械能转化为其它形式的能，因此过程中系统机械能守恒。 例题：质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m 的子弹以水平初速v 0射入木块，穿出时子弹速度为v ，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。 解：如图，设子弹穿过木块时所受阻力为f ，突出时木块速度为V ，位移为S ，则子弹位移为(S+l)。水平方向不受外力，由动量守恒定律得：mv 0=mv+MV ① 由动能定理，对子弹 -f(s+l )=2022 121mv mv - ② 对木块 fs=0212-MV ③ 由①式得 v=)(0v v M m - 代入③式有 fs=2022)(21v v M m M -? ④ ②+④得 f l =})]([2121{21212121202202220v v M m M mv mv MV mv mv -+-=-- 由能量守恒知，系统减少的机械能等于子弹与木块摩擦而产生的内能。即Q=f l ，l 为子弹现木块的相对位移。 结论：系统损失的机械能等于因摩擦而产生的内能，且等于摩擦力与两物体相对位移的乘积。即 Q=ΔE 系统=μNS 相 其分量式为：Q=f 1S 相1+f 2S 相2+……+f n S 相n =ΔE 系统 1．在光滑水平面上并排放两个相同的木板，长度均为L=1.00m ，一质量 与木板相同的金属块，以v 0=2.00m/s 的初速度向右滑上木板A ，金属 块与木板间动摩擦因数为μ=0.1，g 取10m/s 2。求两木板的最后速度。 2．如图示，一质量为M 长为l 的长方形木块B 放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m 的小木块A ，m ＜M ，现以地面为参照物，给A 和B 以大小相等、方向相反的初速度 (如图)，使A 开始向左运动，B 开始向右运动，但最后A 刚好没有滑离 B 板。以地面为参照系。 ⑴若已知A 和B 的初速度大小为v 0，求它们最后速度的大小和方向； ⑵若初速度的大小未知，求小木块A 向左运动到最远处(从地面上看)到出发点的距离。 【专题12】应用气体实验定律解决“三类模型问题” （解析版） 考点分类：考点分类见下表 考点内容 常见题型及要求 考点一 “玻璃管液封”模型 计算题 考点二 “汽缸活塞类”模型 计算题 考点三 “变质量气体”模型 计算题 考点一: “玻璃管液封”模型 1.三大气体实验定律 (1)玻意耳定律(等温变化)：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常数). (2)查理定律(等容变化)：p 1T 1＝p 2T 2或p T ＝C (常数). (3)盖—吕萨克定律(等压变化)：V 1T 1＝V 2T 2或V T ＝C (常数). 2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 3.玻璃管液封模型 求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)； (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力； (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等； (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷. 考点二“汽缸活塞类”模型 汽缸活塞类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考虑气体、汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学等物理知识，需要灵活、综合地应用知识来解决问题. 1.一般思路 (1)确定研究对象，一般地说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统). (2)分析物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程. (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程. (4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性. 2.常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题. (2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题. (3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解. 说明当选择力学研究对象进行分析时，研究对象的选取并不唯一，可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析，列出平衡方程或动力学方程. 考点三：“变质量气体”模型 分析变质量气体问题时，要通过巧妙地选择研究对象，使变质量气体问题转化为定质量气体问题，用气体实验定律求解. (1)打气问题：选择原有气体和即将充入的气体作为研究对象，就可把充气过程中气体质量变化问题转化为 高考物理“二级结论”及常见模型 三轮冲刺抢分必备，掌握得越多，答题越快。 一般情况下，二级结论都是在一定的前提下才成立的，因此建议你先确立前提，再研究结论。 一、静力学： 1．物体受几个力平衡，则其中任意一个力都是与其它几个力的合力平衡的力，或者说“其中任意一个力总与其它力的合力等大反向”。 2．两个力的合力：F 大+F 小≥F 合≥F 大－F 小。 三个大小相等的共点力平衡，力之间的夹角为120°。 3．力的合成和分解是一种等效代换，分力或合力都不是真实的力，对物体进行受力分析时只分析实际“受”到的力。 4．①物体在三个非平行力作用下而平衡，则表示这三个力的矢量线段必组成闭合矢量三角形；且有 312 123 sin sin sin F F F ααα== （拉密定理）。 ②物体在三个非平行力作用下而平衡，则表示这三个力的矢量线段或线段延长线必相交于一点。 5．物体沿斜面不受其它力而自由匀速下滑，则tan μα=。 6．两个原来一起运动的物体“刚好脱离”瞬间： 力学条件：貌合神离，相互作用的弹力为零。 运动学条件：此时两物体的速度、加速度相等，此后不等。 7．轻绳不可伸长，其两端拉力大小相等，线上各点张力大小相等。因其形变被忽略，其拉力可以发生突变，“没有记忆力”。 8．轻弹簧两端弹力大小相等，弹簧发生形变需要时间，因此弹簧的弹力不能发生突变。 9．轻杆能承受拉、压、挑、扭等作用力。力可以发生突变，“没有记忆力”。 10．两个物体的接触面间的相互作用力可以是： ()?????无一个，一定是弹力二个最多，弹力和摩擦力 11．在平面上运动的物体，无论其它受力情况如何，所受平面支持力和滑动摩擦力的合力方向总与平面成 N f 1tan tan F ==F αμ 。 二、运动学： 1．在描述运动时，在纯运动学问题中，可以任意选取参照物； 在处理动力学问题时，只能以地为参照物。 2．匀变速直线运动：用平均速度思考匀变速直线运动问题，总是带来方便，思路是：位移→时间→平均速度，且 1212 222t/s s T ++== =v v v v 3．匀变速直线运动： 时间等分时， 21n n s s aT --= ，这是唯一能判断所有匀变速直线运动的方法； 位移中点的即时速度2 s/= v 且无论是加速还是减速运动，总有22s/t/>v v 纸带点痕求速度、加速度： 人船模型之一 “人船模型”，不仅是动量守恒问题中典型的物理模型，也是最重要的力学综合模型之一．对“人船模型”及其典型变形的研究，将直接影响着力学过程的发生，发展和变化，在将直接影响着力学过程的分析思路，通过类比和等效方法，可以使许多动量守恒问题的分析思路和解答步骤变得极为简捷。 1、“人船模型”质量为M的船停在静止的水面上，船长为L，一质量为m的人，由船头走到船尾，若不计水的阻力，则整个过程人和船相对于水 面移动的距离？ 分析：“人船模型”是由人和船两个物体构成的系统；该 系统在人和船相互作用下各自运动，运动过程中该系统所 受到的合外力为零；即人和船组成的系统在运动过程中总 动量守恒。 解答：设人在运动过程中，人和船相对于水面的速度分别为ν和u，则由动量守恒定律得： m v=Mu 由于人在走动过程中任意时刻人和船的速度ν和u均满足上述关系，所以运动过程中，人和船平均速度大小u ν和也应满足相似的关系，即 mν=M u 而x t ν=， y u t =，所以上式可以转化为： mx=My 又有，x+y=L,得： M x L m M = + m y L m M = + 以上就是典型的“人船模型”，说明人和船相对于水面的位移只与人和船的质量有关，与运动情况无关。该模型适用的条件：一个原来处于静止状态的系统，且在系统发生相对运动的过程中，至少有一个方向(如水平方向或者竖直方向)动量守恒。 2、“人船模型”的变形 变形1：质量为M的气球下挂着长为L的绳梯，一质量为m的人站在绳梯的下端，人和气球静止在空中，现人从绳梯的下端往上爬到顶端时，人和气球相对于地面移动的距离？ 分析：由于开始人和气球组成的系统静止在空中， 竖直方向系统所受外力之和为零，即系统竖直方 向系统总动量守恒。得： mx=My x+y=L 这与“人船模型”的结果一样。 变形2：如图所示，质量为M的1 4 圆弧轨道静止于光滑水平面上，轨道半径为R，今把 质量为m的小球自轨道左测最高处静止释放，小球滑至最低点时，求小球和轨道相对于地面各自滑行的距离？ 分析：设小球和轨道相对于地面各自滑行的距离为x和y，将小球和轨道看成系统，该 热点专题系列(三)动力学中三种典型物理模型 热点概述：动力学中三种典型物理模型分别是等时圆模型、传送带模型和滑块—木板模型，通过本专题的学习，可以培养审题能力、建模能力、分析推理能力。 [热点透析] 等时圆模型 1．模型分析 如图甲、乙所示，质点沿竖直面内圆环上的任意一条光滑弦从上端由静止滑到底端，可知加速度a ＝g sin θ，位移x ＝2R sin θ，由匀加速直线运动规律x ＝12at 2 ，得下滑时间t ＝2 R g ，即沿竖直直径自由下落的时间。图丙是甲、乙两图的组合，不难证明有相同的结论。 2．结论 模型 1 质点从竖直面内的圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等，如图甲所示； 模型 2 质点从竖直面内的圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如图乙所示； 模型 3 两个竖直面内的圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始经切点滑到下端所用时间相等，如图丙所示。 3．思维模板 其中模型3可以看成两个等时圆，分段按上述模板进行时间比较。 如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M 点，与竖直墙 相切于A 点。竖直墙上另一点B 与M 的连线和水平面的夹角为60°，C 是圆环轨道的圆心。已知在同一时刻a 、b 两球分别由A 、B 两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道AM 、BM 运动到M 点； c 球由C 点自由下落到M 点。则( ) A ．a 球最先到达M 点 B ．b 球最先到达M 点 C ．c 球最先到达M 点 D ．b 球和c 球都可能最先到达M 点 解析 由等时圆模型知，a 球运动时间小于b 球运动时间，a 球运动时间和沿过CM 的直径的下落时间相等，所以从C 点自由下落到M 点的c 球运动时间最短，故C 正确。 答案 C 传送带模型 传送带模型的特征是以摩擦力为纽带关联传送带和物块的运动。这类问题涉及滑动摩擦力和静摩擦力的转换、对地位移和二者间相对位移的区别，需要综合牛顿运动定律、运动学公式、功和能等知识求解。 题型一：物块在水平传送带上 题型概述：物块在水平传送带上可分为两种情形：一是物块轻放在水平传送带上；二是物块以一定的初速度冲上水平传送带。 方法突破：已知传送带长为L ，速度为v ，与物块间的动摩擦因数为μ，则物块滑动时的加速度大小a ＝μg 。 1．如图甲，v 0＝0时，物块加速到v 的位移x ＝v 2 2μg ，若x 高中物理中常用的三角函数数学模型 数学作为工具学科，其思想、方法和知识始终渗透贯穿于整个物理学习和研究的过程中，为物理概念、定律的表述提供简洁、精确的数学语言，为学生进行抽象思维和逻辑推理提供有效方法.为物理学的数量分析和计算提供有力工具。 高考物理试题的解答离不开数学知识和方法的应用，借助物理知识渗透考查数学能力是高考命题的永恒主题。可以说任何物理试题的求解过程实质上是一个将物理问题转化为数学问题经过求解再次还原为物理结论的过程。高考物理考试大纲对学生应用数学工具解决物理问题的能力作出了明确要求。 一、三角函数的基本应用 在进行力的分解时，我们经常用到三角函数的运算.虽然三角函数学生初中已经学过，但笔者在多年的教学过程中发现，有相当一部分学生经常在这里出问题，还有一部分学生一直到高三都没把这部分搞清楚.为此，本人将自己的一些体会写出来，仅供大家参考. （一）三角函数的定义式 （二）探寻规律 1．涉及斜边与直角边的关系为“弦”类，涉及两直角边的关系为“切”类； 2．涉及“对边”为“正”类，涉及“邻边”为“余”类； 3．运算符：由直角边求斜边用“除以”，由斜边求直角边用“乘以”，为更具规律性，两直角边之间互求我们都用“乘以”. （三）速写 第一步：判断运算符是用“乘以”还是“除以”； 第二步：判断用“正”还是用“余”； 第三步：判断用“弦”还是用“切”. 即 （边）=（边）（运算符）（正/余）（弦/切） 1、由直角边求斜边 2、由斜边求直角边 3、两直角边互求 （四）典例分析 经典例题1 如图1所示，质量为m 的小球静止于斜面与竖直挡板之间，斜面倾角为θ，求小球对挡板和对斜面的压力大小分别是多少？ 【解析】 2所示。 θtan 1?=mg F 经典例题2 如图3所示，质量为，挡 挡板和使球压紧斜面，重力的分解如图4所示。 二、三角函数求物理极值 因正弦函数和余弦函数都有最大值（为1） 本形式，那么我们可以通过三角函数公式整理出正弦（或余弦）函数的基本形式，然后在确 定极值。现将两种三角函数求极值的常用模型归纳如下： 1．利用二倍角公式求极值 图 3 图 4 A 传送带模型（一） ——传送带与滑块 滑块与传送带相互作用的滑动摩擦力，是参与改变滑块运动状态的重要原因之一。其大小遵从滑动摩擦力的计算公式，与滑块相对传送带的速度无关，其方向取决于与传送带的相对运动方向，滑动摩擦力的方向改变，将引起滑块运动状态的转折，这样同一物理环境可能同时出现多个物理过程。因此这类命题，往往具有相当难度。 滑块与传送带等速的时刻，是相对运动方向及滑动摩擦力方向改变的时刻，也是滑块运动状态转折的临界点。按滑块与传送带的初始状态，分以下几种情况讨论。 一、滑块初速为0，传送带匀速运动 [例1]如图所示，长为L 的传送带AB 始终保持速度为v 0 的水平向右的速度运动。今将一与皮带间动摩擦因数为μ的滑块C ，轻放到A 端，求C 由A 运动到B 的时间t AB 解析：“轻放”的含意指初速为零，滑块C 所受滑动摩擦力方向向右，在此力作用下C 向右做匀加速运动，如果传送带够长，当C 与传送带速度相等时，它们之间的滑动摩擦力消失，之后一起匀速运动，如果传送带较短，C 可能由A 一直加速到B 。滑块C 的 加速度为 ，设它能加速到为 时向前运动的距离为 。 若 ，C 由A 一直加速到B ，由 。 若 ，C 由A 加速到 用时 ，前进的距离 距离内以 速 度 匀 速 运 动 C 由A 运动到B 的时间 。 [例2]如图所示，倾角为θ的传送带，以 的恒定速度按图示 C A B 方向匀速运动。已知传送带上下两端相距L今将一与传送带间动摩擦因数为μ的滑块A 轻放于传送带上端，求A从上端运动到下端的时间t。 解析：当A的速度达到时是运动过程的转折点。A初始下滑的加速度 若能加速到，下滑位移（对地）为 。 （1）若。A从上端一直加速到下端 。 （2）若，A下滑到速度为用时 之后距离内摩擦力方向变为沿斜面向上。又可能有两种情况。 （a）若，A达到后相对传送带停止滑动，以速度匀速， 总时间 （b）若，A达到后相对传送带向下滑，，到达末端速度 用时 总时间 高考常用24 个物理模型 物理复习和做题时需要注意思考、善于归纳整理，对于例题做到触类旁通，举一反三， 把老师的知识和解题能力变成自己的知识和解题能力，下面是物理解题中常见的24 个解题 模型，从力学、运动、电磁学、振动和波、光学到原子物理，基本涵盖高中物理知识的各个 方面。主要模型归纳整理如下： 模型一：超重和失重 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y) 向上超重(加速向上或减速向下)F =m( g+a)；向下失重(加速向下或减 速上升)F =m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 绳剪断后台称示数铁木球的运动 系统重心向下加速用同体积的水去补充 斜面对地面的压力? F a 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ m 模型二：斜面 搞清物体对斜面压力为零的临界条件 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 =tg 物体沿斜面匀速下滑或静止> tg 物体静止于斜面 < tg 物体沿斜面加速下滑a=g(sin 一cos ) 1 模型三：连接体 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：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：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(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦( μ相同) 无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止m 1 记住：N= m F m F 2 1 1 2 m m 1 2 (N 为两物体间相互作用力), m 2 m 一起加速运动的物体的分子m1F2 和m2F1 两项的规律并能应用 F 2 N m m 1 2 讨论：①F1≠0；F2=0 F=(m +m )a 1 2 F m1 m2 N=m a 2 N= m 2 m m 1 2 F ②F1≠0；F2≠0 N= m F m F 2 1 1 2 m m 1 2 ( F 是上面的情 2 0 F= F= m (m g) 2 m 1 m m 1 2 m 2 m 2 (m g) 1 1 m (m g) m (m gsin ) 1 2 2 1 况) F= m (m g) m F A B B 涉及绳子能发生突变的几个量 与绳子相连接的物体，它的基本物理量如弹力、速度、能量等，能发生突变，这种突变比较隐蔽，不容易发现，容易产生错解，这就要求我们要认真理解和把握这类情况，这样我们在分析和处理类似问题时就会站得更高，看得更远，考虑问题也就会更周全一些，这对我们解决问题大有益处。 一. 绳子的弹力可发生突变 由于绳子的特点，它的弹力可发生突变，它与弹簧不同，弹簧的弹力不能发生突变，同学们一定要注意区别，不能混淆。 例1. 如图1所示，一条轻弹簧OB和一根细绳OA共同拉住一个质量为m的小球， 平衡时细绳OA是水平的，弹簧与竖直方向的夹角是，若突然剪断细绳OA，则在刚剪断的瞬间，弹簧拉力的大小是_________，小球加速度的方向与竖直方向的夹角等于 _________，若将弹簧改为一根细绳，则在OA线剪断瞬间，绳OB的弹力大小是________，小球加速度方向与竖直方向夹角等于__________。 图1 分析与解答：这是一道典型的要区分细绳与弹簧有什么不同的题，只要我们认清细绳可发生突变，而弹簧不能发生突变的情况，则这就不是一道难题。 细绳未剪断前，小球所受重力，弹簧的拉力和细绳的拉力是平衡的，即重力与弹簧的拉力的合力是沿水平方向向右，大小，细绳剪断后，弹簧的形变不能 马上改变，弹力仍保持原值，因重力、弹簧弹力不变，所以此时小球加速 度方向是沿水平向右，即与竖直方向夹角是，若弹簧改用细绳，则OA线剪断瞬间，细绳OB的形变发生突变，小球有沿圆弧切线方向的加速度，故重力与绳OB的拉力的 合力必沿切线方向，由此求得，夹角为。 二. 与绳子相连接的物体，速度发生突变 与绳子相连接的物体，由于某些时候绳子的形变发生突变，它的速度会随着发生突变，对这类问题若不加仔细分析，引起注意，接下来其他量的求解就会随着出错，因此必须引起高度重视。 例2. 如图2所示，质量为m的小球用长为L的细绳系于O点，把小球拿到O点正上方且使细绳拉直的位置A后，以的速度水平向右弹出（空气阻力不计） （1）小球从弹出至下落到与O点等高的位置这一过程中，小球做什么运动，请说明理由； （2）求小球到达最低点时细绳上的拉力大小。 图2 分析与解答：（1）设球在最高点只受重力且做圆周运动，则有： 因为，所以小球做平抛运动。 （2）设小球下落到与O点等高的位置时，在水平方向的位移为x，有，，得： 水平方向速度： 高三物理总复习 专题高中物理常见的物理模型 方法概述 高考命题以《考试大纲》为依据，考查学生对高中物理知识的掌握情况，体现了“知识与技能、过程与方法并重”的高中物理学习思想．每年各地的高考题为了避免雷同而千变万化、多姿多彩，但又总有一些共性，这些共性可粗略地总结如下： (1)选择题中一般都包含3～4道关于振动与波、原子物理、光学、热学的试题． (2)实验题以考查电路、电学测量为主，两道实验小题中出一道较新颖的设计性实验题的可能性较大． (3)试卷中下列常见的物理模型出现的概率较大：斜面问题、叠加体模型(包含子弹射入)、带电粒子的加速与偏转、天体问题(圆周运动)、轻绳(轻杆)连接体模型、传送带问题、含弹簧的连接体模型． 高考中常出现的物理模型中，有些问题在高考中变化较大，或者在前面专题中已有较全面的论述，在这里就不再论述和例举．斜面问题、叠加体模型、含弹簧的连接体模型等在高考中的地位特别重要，本专题就这几类模型进行归纳总结和强化训练；传送带问题在高考中出现的概率也较大，而且解题思路独特，本专题也略加论述． 热点、重点、难点 一、斜面问题 在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题．如2009年高考全国理综卷Ⅰ第25题、北京理综卷第18题、天津理综卷第1题、上海物理卷第22题等，2008年高考全国理综卷Ⅰ第14题、全国理综卷Ⅱ第16题、北京理综卷第20题、江苏物理卷第7题和第15题等．在前面的复习中，我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法． 1．自由释放的滑块能在斜面上(如图9－1 甲所示)匀速下滑时，m与M之间的动摩擦因数μ＝g tan θ． 图9－1甲 2．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1 甲所示)： (1)静止或匀速下滑时，斜面M对水平地面的静摩擦力为零； (2)加速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向右； (3)减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左． 3．自由释放的滑块在斜面上(如图9－1乙所示)匀速下滑时，M对水平地面的静摩擦力为零，这一过程中再在m上加上任何方向的作用力，(在m停止前)M对水平地面的静摩擦力依然为零(见一轮书中的方法概述)． 图9－1乙 4．悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9－2所示)： 图9－2 (1)向下的加速度a＝g sin θ时，悬绳稳定时将垂直于斜面； (2)向下的加速度a＞g sin θ时，悬绳稳定时将偏离垂直方向向上； (3)向下的加速度a＜g sin θ时，悬绳将偏离垂直方向向下． 5．在倾角为θ的斜面上以速度v0平抛一小球(如图9－3所示)： 图9－3 (1)落到斜面上的时间t＝ 2v0tan θ g ； (2)落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角α恒定，且tan α＝2tan θ，与初速度无关； (3)经过t c＝ v0tan θ g 小球距斜面最远，最大距离d＝ (v0sin θ)2 2g cos θ ． 6．如图9－4所示，当整体有向右的加速度a＝g tan θ时，m能在斜面上保持相对静止． 图9－4 7．在如图9－5所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨光滑时，ab棒所能达到的稳定速度v m＝ mgR sin θ B2L2 ．最新高考常用24个物理模型
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