高考二轮专题复习力学典型模型应用
高考物理二轮复习第三讲力学的经典模型(二)课件

(3)滑块以 6 m/s 的速度滑上木板,对滑块和木板受力分析: 滑块受到木板对其向左的摩擦力,设滑块做减速运动的加速度为 a 滑,则 a 滑=μ2g=2 m/s2
木板受到滑块对其向右的摩擦力和地面对其向左的摩擦力, 由牛顿第二定律得 μ2mg-μ3(M+m)g=Ma 木,
解得 a 木=1 m/s2 假设滑块在木板上经过时间 t,木板和滑块达到共同速度 v 共 对滑块:x 滑=vt-12a 滑 t2,v 共=v-a 滑 t 对木板:x 木=12a 木 t2,v 共=a 木 t 则木板长度 L=x 滑-x 木 12代/8/2入021 数据得:L=6 m。[答案] (1)4 m (2)36 J (3)6 m
[典例][多选]如图所示,小物块与三块
材料不同但厚度相同的薄板间的动摩擦因
数分别为 μ、2μ 和 3μ,三块薄板长度均为 L,并依次连在一起。
第一次将三块薄板固定在水平地面上,让小物块以一定的水平初速
度 v0 从 a 点滑上第一块薄板,结果小物块恰好滑到第三块薄板的 最右端 d 点停下;第二次将三块薄板仍固定在水平地面上,让小物
12/8/2021
解析:(1)欲将长板从小滑块下抽出,则这两者间必存在相对运动 对滑块,由牛顿第二定律可知,加速度a=μ2g 对长板,由牛顿第二定律可知,
Fmin-μ1(m+M)g-μ2mg=Ma 解得:Fmin=9 N,即恒力F应满足的条件为F>9 N。 (2)当F1=17 N>9 N,则滑块相对于长板发生相对滑动 对长板有:F1-μ1(M+m)g-μ2mg=Ma1 解得:a1=6 m/s2 滑块的加速度:a2=μ2g=2 m/s2 滑块与长板分离时,有12a1t12-12a2t12=L 解得:t1=0.5 s 设滑块离开长板瞬间,长板与滑块的速度分别为v1、v2。则有: v1=a1t1=3 m/s v2=12a/8/22t012=1 1 m/s。
高三物理二轮复习——力学中的十三个典型模型例题和跟踪题2014-3-14

模型一:滑轮模型要点提示:跨过滑轮绳上各点的张力大小相同【例1】如图所示,将一根不可伸长、柔软的轻绳左、右两端分别系于A 、B 两点上,一物体用动滑轮悬挂在轻绳上,达到平衡时,两段绳子间的夹角为1θ,绳子张力为1F ;将绳子右端移到C 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为2θ,绳子张力为2F ;将绳子右端再由C 点移到D 点,待系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为3θ,绳子张力为3F ,不计摩擦,并且BC 为竖直线,则( )A. 321θθθ<=B. 321θθθ==C. 321F F F >>D. 321F FF >=【跟踪题1】质量为M 的杆水平放置,杆两端A 、B 系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m 的小铁环。
已知重力加速度为g ,不计空气影响。
(1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小:(2)若杆与环保持相对静止,在空中沿AB 方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A 端的正下方,如图乙所示。
①求此状态下杆的加速度大小a ;②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?模型二:三力平衡模型要点提示:物体受到共点力的作用,若物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态),物体所受到的合外力为零,解决问题的基本方法为正交分解法、解三角形法等,对于动态平衡问题常用图解法。
图解法:对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则或矢量三角形定则画出不同状态下的矢量图(画在同一个图中),然后根据有向线段(表示力)的长度变化来判断各个力的变化情况。
【例2】如图所示,轻绳的两端分别系在圆环A 和小球B 上,圆环A 套在粗糙的水平直杆MN 上,现用水平力F 拉着绳子上的一点O ,使小球B 从图示实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A 始终保持在原位置不动。
则在这一过程中,环对杆的摩擦力f 和环对杆的压力N 的变化情况是 ( )A 、f 不变;N 不变B 、f 增大;N 不变C 、f 增大;N 减小D 、f 不变;N 减小【跟踪题2】在固定于地面的斜面上垂直安放一个挡板,截面为1/4 圆的柱状物体甲放在斜面上,半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间,没有与斜面接触而处于静止状态,如图所示。
弹簧模型中的力与能---2024年高考物理二轮热点模型及参考答案

弹簧模型中的力与能目录【模型一】静力学中的弹簧模型【模型二】动力学中的弹簧模型【模型三】与动量、能量有关的弹簧模型【模型一】静力学中的弹簧模型静力学中的弹簧模型一般指与弹簧相连的物体在弹簧弹力和其他力的共同作用下处于平衡状态的问题,涉及的知识主要有胡克定律、物体的平衡条件等,难度中等偏下。
1(2024·全国·高三专题练习)如图所示,倾角为θ的斜面固定在水平地面上,两个质量均为m 的物块a 、b 用劲度系数为k 的轻质弹簧连接,两物块均恰好能静止在斜面上。
已知物块a 与斜面间的动摩擦因数是物块b 与斜面间的动摩擦因数的两倍,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g ,弹簧始终在弹性限度内。
则弹簧的长度与原长相比()A.可能伸长了mg sin θ3k B.可能伸长了2mg sin θ3k C.可能缩短了mg sin θ3k D.可能缩短了2mg sin θ3k 2(2023上·黑龙江哈尔滨·高三校联考期末)如图所示,倾角为θ且表面光滑的斜面固定在水平地面上,轻绳跨过光滑定滑轮,一端连接物体c ,另一端连接物体b ,b 与物体a 用轻弹簧连接,c 与地面接触且a 、b 、c 均静止。
已知a 、b 的质量均为m ,重力加速度大小为g 。
则()A.c 的质量一定等于2m sin θB.剪断竖直绳瞬间,b 的加速度大小为g sin θC.剪断竖直绳之后,a、b将保持相对静止并沿斜面下滑D.剪断弹簧瞬间,绳上的张力大小为mg sinθ3如图所示,一质量为m的木块与劲度系数为k的轻质弹簧相连,弹簧的另一端固定在斜面顶端。
木块放在斜面上能处于静止状态。
已知斜面倾角θ=37°,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
弹簧在弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
则()A.弹簧可能处于压缩状态B.弹簧的最大形变量为3mg 5kC.木块受到的摩擦力可能为零D.木块受到的摩擦力方向一定沿斜面向上【规律方法】(1)弹簧的最大形变量对应弹簧弹力的最大值。
涉及动量能量的经典模型与应用

涉及动量能量的 经典模型与应用
知识框架 三个经典模型 1、子弹打木块模型 、 2、小球碰撞模型 、 3、弹簧连接体模型 、
变式1 变式 练习 变式2 变式
知识框架 两条定理: 两条定理: 往往以一个物体为研究对象
(1)动量定理: 动量定理: 动量定理
F合 ⋅ t = ∆p
(2)动能定理: 动能定理: 动能定理
R O A A B O
R
B
R O A A B O
R
B
如图所示,三个质量均为m的弹性小球用两根长均为L的轻 绳连成一条直线而静止在光滑水平面上.现给中间的小球B 一个水平初速度v0,方向与绳垂直.小球相互碰撞时无机械 能损失,轻绳不可伸长.求: (1)当小球A、C第一次相碰时,小球B的速度. (2)当三个小球再次处在同一直线上时,小球B的速度. (3)运动过程中小球A的最大动能EKA和此时两根绳的夹角θ. (4)当三个小球处在同一直线上时,绳中的拉力F的大小.1、Fra bibliotek弹打木块模型 、
的木块静止在光滑水平面上, 质量为 M 的木块静止在光滑水平面上,一质量为 m 速度 的子弹水平射入木块中, 为 v0 的子弹水平射入木块中 ,如果子弹所受阻力的大小恒为
f
子弹没有穿出木块, ,子弹没有穿出木块,木块和子弹的最终速度为 v共 ,在这
个过程中木块相对地面的位移为 s木 ,子弹相对与地面的位移 为 s子 ,子弹相对与木块的位移为 ∆s 。
(1)设小球A、C第一次相碰时,小球B的速度为,考虑到对称性及绳的不可伸 长特性,小球A、C沿小球B初速度方向的速度也为,由动量守恒定律,得 由此解得(2)当三个小球再次处在同一直线上时,则由动量守恒定律和机械 能守恒定律,得 解得 (三球再次处于同一直线) ,(初始状态,舍去) 所以,三个小球再次处在同一直线上时,小球B的速度为(负号表明与初速度反 向) (3)当小球A的动能最大时,小球B的速度为零。设此时小球A、C的速度大小 为,两根绳间的夹角为θ(如图),则仍由动量守恒定律和机械能守恒定律,得 另外,由此可解得,小球A的最大动能为,此时两根绳间夹角为(4)小球A、C 均以半径L绕小球B做圆周运动,当三个小球处在同一直线上时,以小球B为参考 系(小球B的加速度为0,为惯性参考系),小球A(C)相对于小球B的速度均 为所以,此时绳中拉力大小为:
高三专题复习_典型物理模型及解题方法

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(单个球机械能不守恒)况)F=21221m m (m m g)(m m ++F=12212m (m )m (m m m g ++F=A B m (m )m m m g ++F 1>F 2 m 1>m 2 N 1<N 2(为什么)N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力 N 12对13=F nm12)m -(n◆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)(圆周运动实例) ①火车转弯 ②汽车过拱桥、凹桥3③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。
为转弯时规定速度)(得由合0020sin tan v LRgh v R v m L h mg mg mg F ===≈=θθR g v ⨯=θtan 0 (是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件)①当火车行驶速率V 等于V 0时,F 合=F 向,内外轨道对轮缘都没有侧压力 ②当火车行驶V 大于V 0时,F 合<F 向,外轨道对轮缘有侧压力,F 合+N=R2mv③当火车行驶速率V 小于V 0时,F 合>F 向,内轨道对轮缘有侧压力,F 合-N'=2mv即当火车转弯时行驶速率不等于V 0时,其向心力的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,2.解决匀速圆周运动问题的一般方法(1)明确研究对象,必要时将它从转动系统中隔离出来。
2024届高考物理二轮专题复习:应用动量守恒定律的常见模型 课件55张

微专题二 应用动量守恒定律的常见模型
1234源自题型突破1 题型突破2 题型突破3 高考热点突破
(1)子弹击穿木块时,木块速度的大小和方向; (2)子弹击穿木块过程中,子弹和木块组成的系统损失的机械能; (3)被子弹击穿后,木块水平向右运动距 O 点的最大距离。
微专题二 应用动量守恒定律的常见模型
1
代入数据得:a=5.0 m/s2 木块向右运动到离 O 点最远时,速度为零,设木块向右移动最大 距离为 s1,有: u2=2as1 代入数据解得 s1=0.90 m。
[答案] (1)3 m/s,方向向右 (2)872.5 J (3)0.90 m
微专题二 应用动量守恒定律的常见模型
1
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题型突破1 题型突破2 题型突破3 高考热点突破
微专题二 应用动量守恒定律的常见模型
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题型突破1 题型突破2 题型突破3 高考热点突破
A.v10(s+L) C.21v0(s+L)
B.v10(s+2L) D.v10(L+2s)
微专题二 应用动量守恒定律的常见模型
1
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3
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题型突破1 题型突破2 题型突破3 高考热点突破
D [子弹穿过木块的过程,对子弹和木块组成的系统,所受外 力之和为零,动量守恒,有 mv0=mv1+mv2。设子弹穿过木块的过 程所受阻力为 Ff,对子弹:由动能定理得-Ff(s+L)=12mv21-12mv20,
反思感悟:子弹打木块模型的三点说明 (1)分析子弹打击木块的过程,弄清楚子弹是停留在木块中和木 块一起运动还是穿透木块和木块各自运动。 (2)子弹在打击木块的过程中,由于时间较短,内力远远大于外 力,故在打击的过程中动量守恒。
高考物理二轮复习课件专题一第五讲力学的经典模型(一)

M-m m+M
F,选项D正
确,B错误;设车对人的摩擦力向左,大小为f,隔离人,由F
+f=ma,联立解得f=mm- +MM F,选项C正确,A错误。
[答案] CD
[方法总结] (1)对于由多个物体组成的系统,如果系统内各物体具有相 同的加速度,可以先采用整体法分析,再用隔离法分析。 (2)隔离法分析时,一般选取受力个数较少、未知力较少的 物体。有时也隔离运动情况简单的物体,如诊断卷第 2 题中长 木板保持静止。
B.若仅增大 A 的质量,地面对 C 的摩擦力一定增大
C.若仅增大 B 的质量,滑轮两侧的细线的拉力可能大于 A 的重力
D.若仅将 C 向左缓慢移动一点,α 角将增大
[解析] 隔离物体 B 进行受力分析,因 不能确定 mAg 和 mBgsin θ 的大小关系,故 斜面体 C 对 B 的静摩擦力大小及方向无法 确定,选项 A 错误。对 B、C 整体受力分析, 若仅增大 A 的质量,细线中拉力增大,根据平衡条件,地面对 C 的摩擦力一定增大,选项 B 正确。若仅增大 B 的质量,不能改变 滑轮两侧的细线的拉力,所以选项 C 错误。若仅将 C 向左缓慢移 动一点,滑轮两侧细线的夹角减小,α 角将减小,选项 D 错误。
由牛顿第二定律得:mAgsin θ+fA=mAa,解得:fA=0,则 A 受重力和
支持力两个力作用,故 A 错误;
在 DE 段,A、B 系统可能沿斜面向下做匀加速 直线运动,也可能做匀速直线运动,还可能向下 做匀减速直线运动,加速度既可能向下,也可能 向上,故 B 错误; 设 DE 段物块与斜面间的动摩擦因数为 μ,在 DE 段,整体的加速度: a=mA+mBgsinmθA-+μmmB A+mBgcos θ=gsin θ-μgcos θ,对 A,由牛 顿第二定律得:mAgsinθ+fA=mAa,解得:fA=-μmAgcos θ,方向沿 斜面向上,若匀速运动,A 受到静摩擦力也是沿斜面向上,如果系统 沿斜面向下做匀减速直线运动,A、B 系统加速度沿斜面向上,则 A 所受的摩擦力沿斜面向上,由以上分析可知,A 受到的摩擦力方向一 定沿斜面向上,故 C 正确;CD 段 A、B 加速下滑,系统处于失重状 态,在 DE 段系统可能向下做匀减速直线运动,加速度方向沿斜面向 上,A、B 处于超重状态,故 D 错误。 [答案] C
高考物理二轮复习十大热门考点专项突破专题02滑块——木板模型练习

专题 02 滑块——木板模型热点剖析滑块—木板模型模型在牛顿运动定律和动量守恒等内容中均有出现,是高考的热点和难点。
一、牛顿运动定律是力学知识的“基石”,滑块—木板模型更是高考热点,在滑块—木板模型中,滑块在木板上滑动的临界加快度大小是判断两物体运动状态的要点.解此类题的一般步骤为:1.运用整体法和隔绝法进行受力剖析.2.确立仅由摩擦力产生加快度的物体.3.求临界加快度:最大静摩擦力使之产生的加快度为临界加快度.4.判断系统的运动状态:当系统加快度小于临界加快度时,系统加快度相等;当系统加快度大于临界加快度时,系统中各物体加快度不同.5.由运动状态对应求解.二、动量和动量的变化量这两个看法常穿插在动量守恒定律的应用中考察;动量守恒定律的应用是本部分的要点和难点,也是高考的热点;动量守恒定律联合能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题,以及动量守恒定律与圆周运动、核反响的联合已成为近几年高考命题的热点。
综合应用动量和能量的看法解题技巧(1)动量的看法和能量的看法①动量的看法:动量守恒定律②能量的看法:动能定理和能量守恒定律这两个看法研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变,不对过程变化的细节作深入的研究,而关怀运动状态变化的结果及惹起变化的原由.简单地说,只需求知道过程的始、末状态动量式、动能式和力在过程中的冲量和所做的功,即可对问题求解.②利用动量的看法和能量的看法解题应注意以下问题:(a)动量守恒定律是矢量表达式,还可写出重量表达式;而动能定理和能量守恒定律是标量表达式,绝无重量表达式.(b)动量守恒定律和能量守恒定律,是自然界最广泛的规律,它们研究的是物系统统,在力学中解题时一定注意动量守恒的条件及机械能守恒的条件.在应用这两个规律时,当确立了研究的对象及运动状态变化的过程后,依据问题的已知条件和要求解的未知量,选择研究的两个状态列方程求解.经典例题典例涵盖了直线运动、牛顿定律、能量、动量、电等有关章节的跟滑块—木板模型有关的典型例题【典例 1】如图甲所示,倾斜的传递带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动,传递带的倾角为37°. 一物块以初速度 v0从传递带的底部冲上传递带并沿传递带向上运动,其运动的v- t 图象如图乙所示,物块到传递带顶端时速度恰巧为零, sin37 °=0.6 ,cos37°= 0.8 ,g= 10 m/s 2,则 ( )A.传递带的速度为 4 m/sB.传递带底端到顶端的距离为14 m1C.物块与传递带间的动摩擦因数为8D.摩擦力方向向来与物块运动的方向相反分析:假如v0小于 v1,则物块向上做减速运动时加快度不变,与题图乙不符,所以物块的初速度v0必定大于 v.联合题图乙可知物块减速运动到与传递带速度同样时,持续向上做减速运动,由此能够判断传递带的1速度为 4 m/s ,选项 A 正确.传递带底端到顶端的距离等于v- t 图线与横轴所围的面积,即2×(4 +12) ×11m+ 2×1×4 m= 10 m,选项 B 错误 .0 ~1 s内, g sinθ+μg cosθ=8 m/s2,1~2 s内, g sinθ-μg cosθ1= 4 m/s 2,解得μ=4,选项 C 错误;在1~ 2 s 内,摩擦力方向与物块的运动方向同样,选项 D 错误.答案: A【典例 2】. 如下图,一长木板在水平川面上运动,在某时辰( t=0) 将一有关于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块一直在木板上.在物块放到木板上以后,木板运动的速度—时间图象可能是图中的( )答案 A【典例 3】如下图,在水平川面上成立x 轴,有一个质量m=1 kg的木块放在质量为M=2 kg的长木板上,木板长 L=11.5 m。
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高考主要力学模型分析一、对物理模型的理解:所谓物理模型,就是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所作的一种简化的描述或模拟。
即根据研究对象和问题的特点,舍弃次要的、非本质的因素,抓住主要的、本质的因素,从而建立一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象。
在物理学习中,不论是解决什么样的问题,最关键的三个环节是:第一,要明确学习和研究的对象是什么?第二,要明确学习和研究的对象处于什么状态?第三,要明确状态是如何变化的,即所谓物理过程是怎样的?基于以上三点一般把中学物理模型分为三类:物质模型、状态模型、过程模型。
(物理模型不等同于理想模型)1、物质模型(也可称为对象模型):它是用来代替由具体物质组成的,代表研究对象的实体系统。
可分为实体物质和场物质。
如力学中有质点、刚体、轻质弹簧、轻绳、轻杆、光滑物体、弹性小球、单摆、弹簧振子、水流星、过山车、环穿珠等。
2、状态模型(也可称为条件模型):把研究对象所处的外部条件理想化,排除外部条件中干扰研究对象运动的次要因素,突出外部条件的本质特征或最主要的方面。
引入条件模型主要是为了简化对问题的研究。
譬如研究在地球表面附近不太高处无初速下落的物体的运动,把局部空间看作一个重力强度为g的均匀重力场;不同物体下落时受到恒定的重力作用。
各种系统亦都是条件模型。
如真空状态、不计空气阻力空间、光滑等。
3、过程模型:把具体物理过程理想化后所抽象出来的一种物理过程。
忽略次要因素,只保留运动过程中的主要因素,这样就得到了过程理想模型。
如力学中匀速直线运动,匀变速直线运动、匀速圆周运动、自由落体运动、抛体运动、简谐运动、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等。
二、高考主要力学模型分析(一)运动过程模型1、斜面模型:一般情况下物体在斜面上可能的运动状态有静止、匀速直线、匀变速直线。
准确的受力分析、正确的正交分解是解决问题的关键。
(1)问题设置:斜面模型中经常出现的设问有求解速度、能上升的高度、运动的位移、摩擦因数、运动时间、斜面倾角等。
(2)认真审题:关注斜面是否固定;是否光滑;给的是斜面高度还是长度。
若斜面固定则研究对象选为物体;若斜面可以移动,则往往选取物体与斜面组成的系统为研究对象。
还需要注意对运动过程分析,判断物体是否存在转向,从而引起摩擦力方向改变、加速度改变等问题。
(3)解题方法:对于单独的斜面模型命题应从力和运动的关系入手,抓住状态转变的临的关键。
此种情况下首选方法为动能定理或能量守恒;其次可以使用运动学公式和牛二律求解a。
(4)易犯错误:研究对象选择不正确;正交分解中的三角函数错误;列动能定理、牛二律、动量定理时没有使用合外力,列能量守恒时没有考虑除重力以外的力做功对能量的影响;物体受其它外力作用时,没有考虑外力对摩擦力的影响;容易忽略静摩擦力的方向可以变化。
没有注意题目所求的是哪个力,求解物体对斜面作用力时没有使用牛三律。
2、抛体模型:典型的匀变速运动。
主要涉及平抛、竖直上抛、斜抛。
特点是只受重力作用,加速度恒定。
有时结合其他情景以类抛体运动的形式进行考察。
(1)问题设置:上抛的高度和速度互求,运动时间;平抛求解初速度、水平位移、运动时间、竖直高度、末速度的大小和方向等;斜抛求解高度、速度等。
(2)认真审题:运动过程中是否只受重力作用(3)解题方法:竖直上抛可以使用运动学公式求解。
对于平抛、斜抛需要进行运动的合成与分解,也可以使用动能定理求解。
对于平抛运动规律的一些推论可以灵活使用,对解题有很大帮助。
如作为多过程命题的一部分,则往往以速度作为求解的关键,此时依条件可以动能定理或机械能守恒求解为最简便。
(4)易犯错误:斜抛到达最高点时仍有水平速度,即动能不为零;使用动能定理求解时不要分方向列动能定理;平抛的速度与水平或竖直的夹角的正切表示不正确;速度夹角与位移夹角没有两倍关系。
3、曲面模型:可以理解为斜面模型的一种变化,也可以认为是竖直圆周运动的一部分。
物体做变速曲线运动。
(1)问题设置:可以求解物体运动的速度、上升高度、对斜面的作用力等。
(2)认真审题:注意曲面是否固定;是否光滑,大多数题目中会给出光滑条件。
(3)解题方法:经常使用能量守恒来求解速度或高度。
由于加速度和合外力都是变化的,不能使用运动学公式求解,但可以使用圆周运动的公式求解力与速度、加速度关系。
(4)易犯错误:当曲面粗糙时没有考虑摩擦力大小发生变化;使用圆周运动公式时没有考虑重力;没有注意题目所求的是哪个力,求解物体对曲面作用力时没有使用牛三律。
1、竖直圆周运动模型:典型的变速圆周运动。
分为单项约束和双向约束两类,注重对特殊点临界条件和机械能守恒的考察。
也可以结合电场、磁场进行复合场圆周运动的命题。
(1)问题设置:对水流星过山车模型、轻杆管环穿珠模型、凹凸桥模型等临界速度求解;轨道的作用力与速度互求;最高点与最低点速度互求;转动半径求解等。
(2)认真审题:轨道是否光滑;绳子是否存在受力限制;能否完成完整圆周运动;确定转动半径和圆心;分析向心力是怎样提供的;对应临界速度判断。
(3)解题方法:对最高点和最低点列合外力充当向心力公式,对于最高点和最低点的速度用动能定理或能量守恒进行转化。
(4)易犯错误:求解对绳、轨道的作用力要使用牛三律;对于单项约束情况,若不能完成完整圆周运动,注意是否上到圆心以上。
若不能则最高点速度为零,若能则最高点有水平速度;在复合场中,注意等效最高点与最低点的变化;若圆周运动中存在阻力,需要注意这种阻力与速度是否有关。
2、单摆模型:物体绕悬点做圆周运动,动能和重力势能相互转化,可以用绳子的摆角取代高度,当摆角很小时还可以涉及简谐振动知识的计算。
(1)问题设置:摆角、高度、速度相互求解;绳子拉力与速度互求;求解摆长;简谐运动时求解时间;在最低点与碰撞或拉断绳子的情景结合考察。
(2)认真审题:释放时是否具有初速度;绳子的拉力是否受限制;分析下摆过程中是否始终保持绳子伸直。
(3)解题方法:动能定理或机械能守恒求解高度、角度、速度关系。
用圆周运动的向心(4)易犯错误:最高点受力计算易错;忽略相互作用后物体可能还会上摆;最低点相互作用后物体的质量可能发生变化;对摆角的三角函数处理出现错误;拉断绳子过程中没有注意机械能的损失;在涉及类单摆或等效摆长问题中,经常选错摆长。
3、碰撞模型:作用时间极短,作用力很大,不用考虑作用过程中的外力,系统动量近似守恒。
系统机械能可能不变也可能减小。
相互作用的物体碰撞后速度还受运动合理性的制约。
(1)问题设置:求解碰撞前后物体的速度;求解碰撞过程相互作用力的冲量;给出碰撞时间,求解相互作用力大小;求解碰撞过程中损失的机械能;求解两物体的质量关系。
(2)认真审题:根据已知信息判断碰撞的种类,明确是否有机械能的损失;明确碰撞前后两物体的质量,以及速度的方向是否确定。
(3)解题方法:根据情况对系统列动量守恒和能量守恒求解。
需要注意的是研究对象和过程的选取,若机械能不守恒则可以找出其它能的多少或跳过机械能损失的过程。
对于弹性碰撞中质量、速度关系满足特殊条件的,可以通过双守恒得到特定的规律。
涉及到冲量的计算则对单一物体使用动量定理。
(4)易犯错误:在题目没有明确提示的情况下,盲目的自认为是弹性碰撞;在非弹性碰撞中使用一动碰一静的特殊结论;出现速率时,忽略碰撞后运动方向的可能性;不会解双守恒的方程组;完全非弹性碰撞中共速后的动量、动能中的质量经常写错。
4、子弹打木块模型:若相互作用的时间很短,可以理解为碰撞模型的一种变形。
若相互作用的时间不能忽略,则可以认为是一种短时间作用的板块模型。
无论哪种情况下,作用过程中必定有机械能的损失。
(1)问题设置:求解子弹和木块的速度;子弹进入的深度或不射出时木块至少多长;子弹和木块的位移;产生的内能或机械能的损失;子弹与木块间的作用力;相互作用的时间。
(2)认真审题:子弹是否击穿木块,若留在木块内则相当于完全非弹性碰撞,若飞出则为非弹性碰撞;判断作用时间能否忽略,以及系统是否在光滑水平面上;(3)解题方法:先判断动量守恒条件,对系统列动量守恒和能量守恒;对于位移、时间和相互作用力,可以对子弹或木块列动能定理或动量定理求解,也可以使用运动学公式和牛二律求解;正确使用速度时间图像求解也是一种好的方法。
(4)易犯错误:需要注意子弹时候留在其中,子弹的质量不要随便忽略;使用动能定理或动量定理时没有使用合外力;子弹穿出木块时容易忽略子弹的动量、5、板块模型:在高考中可以独立命题。
主要分为两类,一类是系统所受合外力为零;另一类系统所受合外力不为零。
(1)问题设置:求解两个物体的加速度、速度;相互作用的时间;两物体的对地位移;木板的长度;摩擦力对两物体所做的功;系统产生的热量Q;物体间的摩擦因数;力对两物体的冲量等。
(2)认真审题:首先必须确定是否满足动量守恒的条件,这决定着整道题的成败;判断是否会共速,即木块能否掉落;根据所给速度和受力分析,判断物体的运动情况。
(3)解题方法:系统所受合外力为零的板块模型经常利用动量守恒并结合运动学公式和动能定理求解。
系统所受合外力不为零的板块模型则不能使用动量守恒,要对单体使用动量定理并结合功能关系求解。
(4)易犯错误:不进行动量守恒条件的判断;对运动状态判断错误;求解加速度时力与质量不对应;不知道动能定理中的位移为对地位移。
6、弹簧连接模型:动能与弹性势能相互转化,相当于碰撞的慢放过程。
弹性势能为零时,相当于弹性碰撞的过程。
弹性势能最大时,相当于完全非弹性碰撞。
(1)问题设置:求解物体的最大、最小、共速速度;最大弹性势能或最大的机械能损失。
(2)认真审题:物体是否与弹簧连接;分析物体的运动状态和临界条件。
(3)解题方法:对开始到弹簧最长、最短的过程列动量守恒和能量守恒求解,此时两物体共速。
对开始到弹簧原长的过程列动量守恒和机械能守恒求解。
(4)易犯错误:忽略弹簧弹力是变力;作用过程中物体运动方向判断错误,应注意系统动量守恒对速度的制约作用。
7、缓冲模型:可能是匀减速也可能是变减速。
可能是由于粗糙地面、弹簧减速、场区减速中的一种或几种造成的。
可能求解缓冲的距离或转化的能量。
若为变力则往往使用功能关系或能量守恒求解或动量定理。
需要注意缓冲过程中受力分析要全面。
三、解决高中物理动力学问题的整体思路:理解情境利用规律(物理规律、数学规律)进行计算讨论结果建立模型1、理解情境:从时间、空间的联系,以画草图的形式还原、再现实际情境,多过程抓转折点。
2、建立模型:高考题是模型的组合。
解决问题的关键是是否能建立模型、拆解模型、根据模型选择适当的物理规律和数学规律解决问题。
3、利用规律:解决动力学问题三大途径:合力的三大效果和系统的两大守恒①利用加速度与合力的瞬时对应关系:运动学公式结合牛顿第二定律求解.(状态—状态)②利用合外力对空间累积效果求解:功能关系(含动能定理)(状态变化量—过程量)和能量守恒(含机械能守恒定律)(状态—状态).③利用合外力对时间的累积效果求解:动量定理(状态变化量—过程量)和动量守恒定律(状态—状态).四、典型例题例题、如图所示,水平地面上固定有高为h的平台,台面上固定有光滑坡道,坡道顶端局台面高也为h,坡道底端与台面相切。