中学物理中的物理模型
四类经典的直线运动模型(解析版)--2024年高考物理
四类经典的直线运动模型目录【模型一】“0-v -0”运动模型【模型二】“等位移折返”模型【模型三】三倍加速度运动模型----等时间折返模型【模型四】两类常见非匀变速直线运动模型类型一：力随时间均匀变化类型二：力随位移均匀变化【模型一】“0-v -0”运动模型1.特点：初速度为零，末速度为v ，两段初末速度相同，平均速度相同。
三个比例式：①速度公式v 0=a 1t 1v 0=a 2t 2推导可得：a1a 2=t 2t 1②速度位移公式v 20=2a 1x 1v 20=2a 2x 2推导可得：a1a 2=x 2x 1③平均速度位移公式x 1=v 0t 12x 2=v 0t 22推导可得：x 1x 2=t1t 22.位移三个公式：x =v 02(t 1+t 2)；x =v 202a 1+v 202a 2；x =12a 1t 21+12a 2t 223.平均速度：v 1=v 2=v=v 021【多选】(2021·全国·高考真题)水平桌面上，一质量为m 的物体在水平恒力F 拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于s 0时，速度的大小为v 0，此时撤去F ，物体继续滑行2s 0的路程后停止运动，重力加速度大小为g ，则()A.在此过程中F 所做的功为12mv 20 B.在此过中F 的冲量大小等于32mv 0C.物体与桌面间的动摩擦因数等于v 24s 0g D.F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍【答案】BC【详解】CD ．外力撤去前，由牛顿第二定律可知F -μmg =ma 1 ①由速度位移公式有v 20=2a 1s 0②外力撤去后，由牛顿第二定律可知-μmg =ma 2 ③由速度位移公式有-v20=2a2(2s0) ④由①②③④可得，水平恒力F=3mv20 4s0动摩擦因数μ=v20 4gs0滑动摩擦力F f=μmg=mv20 4s0可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍，故C正确，D错误；A．在此过程中，外力F做功为W=Fs0=34mv20故A错误；B．由平均速度公式可知，外力F作用时间t1=s00+v02=2s0v0在此过程中，F的冲量大小是I=Ft1=32mv0故B正确。
衡水中学物理最经典-“滑块—木板模型”问题(高频14)
“滑块—木板模型”问题(高频14)1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．两种位移关系滑块由木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板同向运动，位移大小之差等于板长；反向运动时，位移大小之和等于板长．设板长为L，滑块位移大小为x1，木板位移大小为x2，同向运动时：如图1所示，L＝x1－x2图1反向运动时：如图2所示，L＝x1＋x2图23．解题步骤审题建模→弄清题目情景，分析清楚每个物体的受力情况、运动情况，清楚题给条件和所求建立方程→根据牛顿运动定律准确求出各运动过程的加速度(两过程接连处的加速度可能突变)明确关系→错误!命题点1水平面上的滑块—木板模型9．(2017·课标卷Ⅲ，25)如图，两个滑块A和B的质量分别为m A＝1 kg和m B＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s.A、B相遇时，A与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离．【解析】(1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别为a A和a B，木板相对于地面的加速度大小为a1，在物块B与木板达到共同速度前有f1＝μ1m A g①f2＝μ1m B g②f3＝μ2(m＋m A＋m B)g③由牛顿第二定律得f1＝m A a A④f2＝m B a B⑤f2－f1－f3＝ma1⑥设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1，由运动学公式有v1＝v0－a B t1⑦v1＝a1t1⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v1＝1 m/s⑨(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为s B＝v0t1－12a B t21⑩设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有f1＋f3＝(m B＋m)a2⑪由①②④⑤式知，a A＝a B；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式，对木板有v2＝v1－a2t2⑫对A有v2＝－v1＋a A t2⑬在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为s1＝v1t2－12a2t22⑭在(t1＋t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为s A＝v0(t1＋t2)－12a A(t1＋t2)2⑮A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为s0＝s A＋s1＋s B⑯联立以上各式，并代入数据得s0＝1.9 m(也可用如图所示的速度—时间图线求解)【答案】(1)1 m/s(2)1.9 m10．(2015·课标卷Ⅰ，25)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图(a)所示．t＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t＝1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后1 s时间内小物块的v t图线如图(b)所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求：(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离．【解析】(1)根据图(b)可以判定碰撞前小物块与木板共同速度为v＝4 m/s碰撞后木板速度水平向左，大小也是v＝4 m/s小物块受到滑动摩擦力而向右做匀减速直线运动，加速度大小a 2＝4－01 m/s 2＝4 m/s 2.根据牛顿第二定律有μ2mg ＝ma 2，解得μ2＝0.4木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间t ＝1 s ，位移x ＝4.5 m ，末速度v ＝4 m/s 其逆运动则为匀加速直线运动可得x ＝v t ＋12a 1t 2解得a 1＝1 m/s 2对小物块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，由牛顿第二定律得： μ1(m ＋15m )g ＝(m ＋15m )a 1，即 μ1g ＝a 1 解得μ1＝0.1.(2)碰撞后，木板向左做匀减速运动，依据牛顿第二定律有μ1(15m ＋m )g ＋μ2mg ＝15ma 3 可得a 3＝43m/s 2对小物块，加速度大小为a 2＝4 m/s 2由于a 2＞a 3，所以小物块速度先减小到0，所用时间为t 1＝1 s过程中，木板向左运动的位移为x 1＝v t 1－12a 3t 21＝103 m, 末速度v 1＝83 m/s 小物块向右运动的位移x 2＝v ＋02t 1＝2 m 此后，小物块开始向左加速，加速度大小仍为a 2＝4 m/s 2 木板继续减速，加速度大小仍为a 3＝43 m/s 2假设又经历t 2二者速度相等，则有a 2t 2＝v 1－a 3t 2 解得t 2＝0.5 s此过程中，木板向左运动的位移x 3＝v 1t 2－12a 3t 22＝76 m ，末速度v 3＝v 1－a 3t 2＝2 m/s 小物块向左运动的位移x 4＝12a 2t 22＝0.5 m此后小物块和木板一起匀减速运动，二者的相对位移最大， Δx ＝x 1＋x 2＋x 3－x 4＝6.0 m小物块始终没有离开木板，所以木板最小的长度为6.0 m.(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止，整体加速度大小为a 1＝1 m/s 2 向左运动的位移为x 5＝v 232a 1＝2 m所以木板右端离墙壁最远的距离为x ＝x 1＋x 3＋x 5＝6.5 m. 【答案】 (1)0.1 0.4 (2)6.0 m (3)6.5 m 命题点2 斜面上的滑块—木板模型11．(2015·课标卷Ⅱ，25)下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害．某地有一倾角为θ＝37°(sin 37°＝35)的山坡C ，上面有一质量为m 的石板B ，其上下表面与斜坡平行；B 上有一碎石堆A (含有大量泥土)，A 和B 均处于静止状态，如图所示．假设某次暴雨中，A 浸透雨水后总质量也为m (可视为质量不变的滑块)，在极短时间内，A 、B 间的动摩擦因数μ1减小为38，B 、C 间的动摩擦因数μ2减小为0.5，A 、B 开始运动，此时刻为计时起点；在第2 s 末，B 的上表面突然变为光滑，μ2保持不变．已知A 开始运动时，A 离B 下边缘的距离l ＝27 m ，C 足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：(1)在0～2 s 时间内A 和B 加速度的大小； (2)A 在B 上总的运动时间．【解析】 (1)在0～2 s 时间内，A 和B 的受力如图所示，其中F f 1、F N1是A 与B 之间的摩擦力和正压力的大小，F f 2、F N2是B 与C 之间的摩擦力和正压力的大小，方向如图所示．由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得F f 1＝μ1F N1① F N1＝mg cos θ② F f 2＝μ2F N2③ F N2＝F N1＋mg cos θ④规定沿斜面向下为正．设A 和B 的加速度分别为a 1和a 2，由牛顿第二定律得 mg sin θ－F f 1＝ma 1⑤ mg sin θ－F f 2＋F f 1＝ma 2⑥联立①②③④⑤⑥式，并代入题给条件得 a 1＝3 m/s 2⑦ a 2＝1 m/s 2⑧(2)在t 1＝2 s 时，设A 和B 的速度分别为v 1和v 2，则 v 1＝a 1t 1＝6 m/s ⑨v 2＝a 2t 1＝2 m/s ⑩2 s 后，设A 和B 的加速度分别为a 1′和a 2′.此时A 与B 之间摩擦力为零，同理可得 a 1′＝6 m/s 2⑪ a 2′＝－2 m/s 2⑫由于a 2′＜0，可知B 做减速运动．设经过时间t 2，B 的速度减为零，则有 v 2＋a 2′t 2＝0⑬ 联立⑩⑫⑬式得t 2＝1 s在t 1＋t 2时间内，A 相对于B 运动的距离为 x ＝⎝⎛⎭⎫12a 1t 21＋v 1t 2＋12a 1′t 22 －⎝⎛⎭⎫12a 2t 21＋v 2t 2＋12a 2′t 22＝12 m ＜27 m 此后B 静止不动，A 继续在B 上滑动．设再经过时间t 3后A 离开B ，则有 l －x ＝(v 1＋a 1′t 2)t 3＋12a 1′t 23 可得t 3＝1 s(另一解不合题意，舍去) 设A 在B 上总的运动时间t 总，有 t 总＝t 1＋t 2＋t 3＝4 s【答案】 (1)3 m/s 2 1 m/s 2 (2)4 s12．(2018·重庆八中一模)如图所示，质量M ＝1 kg 的木板静置于倾角为37°的足够长的固定斜面上的某个位置，质量m ＝1 kg 、可视为质点的小物块以初速度v 0＝5 m/s 从木板的下端冲上木板，同时在木板上端施加一个沿斜面向上的外力F ＝14 N ，使木板从静止开始运动，当小物块与木板共速时，撤去该外力，最终小物块从木板的下端滑出．已知小物块与木板之间的动摩擦因数为0.25，木板与斜面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)物块和木板共速前，物块和木板的加速度； (2)木板的最小长度；(3)物块在木板上运动的总时间．【解析】 (1)物块与木板共速前，对物块分析有mg sin θ＋μ1mg cos θ＝ma 1，得a 1＝8 m/s 2，方向沿斜面向下，物块减速上滑；对木板分析有F ＋μ1mg cos θ－Mg sin θ－μ2(m ＋M )g cos θ＝Ma 2， 得a 2＝2 m/s 2，方向沿斜面向上，木板加速上滑．(2)物块与木板共速时有v 共＝v 0－a 1t 1，v 共＝a 2t 1， 代入数据解得t 1＝0.5 s ，v 共＝1 m/s ，共速时物块与木板的相对位移Δx 1＝v 0t 1－12a 1t 21－12a 2t 21＝1.25 m ，撤掉F 后，物块相对于木板上滑，加速度大小仍为a 1＝8 m/s 2，物块减速上滑， 对木板有Mg sin θ＋μ2(M ＋m )g cos θ－μ1mg cos θ＝Ma 2′， 则a 2′＝12 m/s 2，方向沿斜面向下，木板减速上滑． 由于Mg sin θ＋μ1mg cos θ＝μ2(M ＋m )g cos θ，则木板速度减为零后，物块在木板上滑动时，木板保持静止，经过t 2＝112 s ，木板停止，经过t 2′＝18s ，物块速度减为零，此过程，物块和木板的相对位移Δx 2＝v 共2t 2′－v 共2t 2＝148 m ，故木板的最小长度L min ＝Δx 1＋Δx 2＝6148 m.(3)物块在木板上下滑时，木板静止不动， 物块的加速度a 1′＝g sin θ－μ1g cos θ＝4 m/s 2， L min ＝12a 1′t 23，得t 3＝6196s ， 物块在木板上运动的总时间t ＝t 1＋t 2′＋t 3＝⎝⎛⎭⎫58＋6196s. 【答案】 (1)8 m/s 2，方向沿斜面向下 2 m/s 2，方向沿斜面向上 (2)6148m (3)⎝⎛⎭⎫58＋6196 s分析滑块—滑板模型时要抓住一个转折和两个关联思想方法系列(四) 动力学中的图象问题分析思路与方法 1．常见的动力学图象v -t 图象、a -t 图象、F -t 图象、F -a 图象等． 2．图象问题的类型(1)已知物体受的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况．(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况． (3)由已知条件确定某物理量的变化图象． 3．解题策略(1)分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点．(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等．(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断．类型一 与牛顿运动定律相关的v -t 图象问题例1 (2018·山东烟台高三上学期期中)如图甲所示，质量M ＝5 kg 的木板A 在水平向右F ＝30 N 的拉力作用下在粗糙水平地面上向右运动，t ＝0时刻在其右端无初速度地放上一质量为m ＝1 kg 的小物块B ，放上物块后A 、B 的v -t 图象如图乙所示．已知物块可看作质点，木板足够长，取g ＝10 m/s 2.求：(1)物块与木板之间动摩擦因数μ1和木板与地面间的动摩擦因数μ2； (2)物块与木板之间摩擦产生的热量； (3)放上物块后，木板运动的总位移．【解析】 (1)放上物块后，当A 、B 有相对运动时，分别对A 、B 受力分析，可知： μ1mg ＝ma Bμ1mg ＋μ2(M ＋m )g －F ＝Ma A 结合图象可知：μ1＝a B g ＝Δv Bg Δt ＝0.4a A ＝Δv AΔt＝2 m/s 2 μ2＝Ma A ＋F －μ1mg (M ＋m )g＝0.6.(2)物块与木板相对运动过程中，相对位移为Δs 相对＝12×18×3 m ＝27 m物块与木板之间的摩擦热：Q ＝μ1mg Δs 相对＝108 J. (3)A 、B 共同运动时，μ2(M ＋m )g －F ＝(M ＋m )aa ＝1 m/s 2A 、B 共同运动时间t ＝Δva＝12 s放上物块后木板运动的总位移s 木板＝12×(12＋18)×3 m ＋12×12×12 m ＝117 m.【答案】 (1)0.4 0.6 (2)108 J (3)117 m 类型二 与牛顿运动定律相关的F -t 图象问题例2 (2018·山东菏泽市高三上学期期中)一个物块放置在粗糙的水平面上，受到的水平拉力F 随时间t 变化的关系如图所示，速度v 随时间t 变化的关系如图所示(g ＝10 m/s 2)，下列说法正确的是( )A ．5 s 末物块所受摩擦力的大小为15 NB ．物块在前6 s 内的位移大小为12 mC ．物块与水平地面间的动摩擦因数为0.75D ．物块的质量为5 kg【解析】 5 s 末处于静止状态，根据平衡知，F f ＝F ＝10 N ，故A 错误；物块在前6 s 内的位移大小等于前4 s 内的位移大小，根据图线的面积得：S ＝12×(2＋4)×4 m ＝12 m ，故B 正确；在0～2内物块做匀速直线运动，滑动摩擦力f ＝15 N ，物块匀减速运动的加速度大小为： a ＝42m/s 2＝2 m/s 2， 根据牛顿第二定律得：f －F ＝ma ， 解得m ＝15－52kg ＝5 kg ，则动摩擦因数为：μ＝f mg ＝1550＝0.3，故C 错误，D 正确．【答案】 BD根据F -t 图象可得F 合与时间t 的关系，F 合-t 图象与a -t 图象具有对应关系，根据对应关系列出关系式即可解决相关问题．类型三 与牛顿运动定律相关的F -x 图象问题例3 如图甲所示，水平面上质量相等的两木块A 、B 用一轻弹簧相连，这个系统处于平衡状态，现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做匀加速直线运动(如图乙)，研究从力F 刚作用在木块A 瞬间到木块B 刚离开地面瞬间的这一过程，并选定该过程中木块A 的起点位置为坐标原点，则下面图中能正确表示力F 和木块A 的位移x 之间关系的是( )【解析】 初始状态弹簧被压缩，弹簧对A 的弹力与A 所受的重力平衡，设弹簧压缩长度为x 0，末状态弹簧被拉长，由于B 刚离开地面，弹簧对B 的弹力与B 所受的重力平衡，由于A 、B 所受重力相等，故弹簧伸长量也为x 0.初始状态A 处于平衡状态，则kx 0＝mg ，当木块A 的位移为x 时，弹簧向上的弹力的减少量为kx ，外力F 减去弹力的减少量为系统的合外力，故F －kx ＝ma ，则得到F ＝kx ＋ma ，可见F 与x 是线性关系，当x ＝0时，ma ＞0.【答案】 A根据胡克定律F ＝kx 得k ＝F x ＝ΔFΔx ，即弹簧弹力的变化量和形变量的变化量成正比．弹簧弹力随位移的变化而做线性变化，A 做匀加速直线运动，因此作用力F 也随位移的变化而做线性变化．[高考真题]1．(2016·上海卷，7)在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下漂浮在半空．若减小风力，体验者在加速下落过程中( )A ．失重且机械能增加B ．失重且机械能减少C ．超重且机械能增加D ．超重且机械能减少【解析】 据题意，体验者漂浮时受到的重力和风力平衡；在加速下降过程中，风力小于重力，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减小；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于失重状态，故选项B正确．【答案】 B2．(2016·海南卷，5)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度—时间图线如图所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s，10～15 s内F的大小分别为F1、F2和F3，则()A．F1<F2B．F2>F3C．F1>F3D．F1＝F3【解析】根据v-t图象可知，在0～5 s内加速度大小为a1＝0.2 m/s2，方向沿斜面向下；在5～10 s内，加速度大小为a2＝0；在10～15 s内加速度大小为a3＝0.2 m/s2，方向沿斜面向上；受力分析如图：在0～5 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F1＝ma1，则：F1＝mg sin θ－f－0.2m；在5～10 s内，根据牛顿第二定律：mg sin θ－f－F2＝ma2，则：F2＝mg sin θ－f；在10～15 s内，根据牛顿第二定律：f＋F3－mg sin θ＝ma3，则：F3＝mg sin θ－f＋0.2m；故可以得到：F3＞F2＞F1，故选项A正确．【答案】 A3.(2013·课标卷Ⅱ，25)一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图象如图所示．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，且物块始终在木板上．取重力加速度的大小g＝10 m/s2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块相对于木板的位移的大小．【解析】(1)从t＝0时开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止．由图可知，在t 1＝0.5 s 时，物块和木板的速度相同．设t ＝0到t ＝t 1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a 1和a 2，则a 1＝v 1t 1① a 2＝v 0－v 1t 1② 式中v 0＝5 m/s 、v 1＝1 m/s 分别为木板在t ＝0、t ＝t 1时速度的大小．设物块和木板的质量均为m ，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得μ1mg ＝ma 1③(μ1＋2μ2)mg ＝ma 2④联立①②③④式得μ1＝0.20⑤μ2＝0.30.⑥(2)在t 1时刻后，地面对木板的摩擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向．设物块与木板之间的摩擦力大小为f ，物块和木板的加速度大小分别为a ′1和a ′2，则由牛顿第二定律得f ＝ma ′1⑦2μ2mg －f ＝ma ′2⑧假设f <μ1mg ，则a ′1＝a ′2；由⑤⑥⑦⑧式得f ＝μ2mg >μ1mg ，与假设矛盾．故f ＝μ1mg ⑨由⑦⑨式知，物块加速度的大小a ′1等于a 1；物块的v -t 图象如图中点划线所示．由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为s 1＝2×v 212a 1⑩ s 2＝v 0＋v 12t 1＋v 212a ′2⑪ 物块相对于木板的位移的大小为s ＝s 2－s 1⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得s ＝1.125 m.【答案】(1)0.200.30(2)1.125 m[名校模拟]4．(2018·山东师大附中模拟)图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的·表示人的重心．图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图象．两图中a～g 各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．取重力加速度g＝10 m/s2.根据图象分析可知()A．人的重力为1 500 NB．c点位置人处于超重状态C．e点位置人处于失重状态D．d点的加速度小于f点的加速度【解析】由题图甲、乙可知，人的重力等于500 N，质量m＝50 kg，b点位置人处于失重状态，c、d、e点位置人处于超重状态，选项A、C错误，B正确；d点位置传感器对人的支持力F最大，为1 500 N，由F－mg＝ma可知，d点的加速度a d＝20 m/s2，f点位置传感器对人的支持力为0 N，由F－mg＝ma可知，f点的加速度a f＝－10 m/s2，故d点的加速度大于f点的加速度，选项D错误．【答案】 B5．(2018·潍坊中学高三上学期开学考试)如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用，木板加速度a随力F变化的a-F图象如图乙所示，g取10 m/s2，则()A．滑块A的质量为4 kgB．木板B的质量为1 kgC．当F＝10 N时木板B加速度为4 m/s2D．当F＝10 N时滑块A的加速度为2 m/s2【解析】 当F 等于8 N 时，加速度为：a ＝2 m/s 2，对整体分析，由牛顿第二定律有：F ＝(M ＋m )a ，代入数据解得：M ＋m ＝4 kg ，当F 大于8 N 时，对B ，由牛顿第二定律得：a ＝F －μmg M ＝1M F －μmg M ，由图示图象可知，图线的斜率：k ＝1M ＝Δa ΔF ＝28－6＝1，解得，木板B 的质量：M ＝1 kg ，滑块A 的质量为：m ＝3 kg ，故A 错误，B 正确；根据F 大于8 N 的图线知，F ＝6 N 时，a ＝0，由a ＝1M F －μmg M ，可知：0＝11×6－μ×3×101，解得：μ＝0.2，由图示图象可知，当F ＝10 N 时，滑块与木板相对滑动，B 的加速度为：a B ＝a ＝1M F －μmg M＝11×10－0.2×3×101m/s 2＝4 m/s 2，故C 正确；当F ＝10 N 时，A 、B 相对滑动，木块A 的加速度：a A ＝μMg M＝μg ＝2 m/s 2，故D 正确，故选BCD. 【答案】 BCD6．(2018·江苏无锡高三质检)如图所示，在光滑的水平面上有一个质量为M 的木板B 处于静止状态，现有一个质量为m 的木块A 从B 的左端以初速度v 0＝3 m/s 开始水平向右滑动，已知M ＞m .用①和②分别表示木块A 和木板B 的图象，在木块A 从B 的左端滑到右端的过程中，下面关于二者速度v 随时间t 的变化图象，其中可能正确的是( )【解析】 木块滑上木板，A 做匀减速直线运动，B 做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度大小a A ＝μmg m ＝μg ，a B ＝μmg M，已知M ＞m ，则a A ＞a B .图线①斜率的绝对值应大于图线②斜率的绝对值，故A 、B 错误；若A 不能够滑下，则两者最终拥有共同的速度，若能够滑下，则A 的速度较大，故C 正确，D 错误．【答案】 C课时作业(九)[基础小题练]1．电梯早已进入人们的日常生活，设某人乘坐电梯时的v -t 图象如图所示，取向上为正方向，下列说法正确的是( )A．0至t1时间内人处于失重状态B．t2至t4时间内人处于失重状态C．t2至t3时间内与t3至t4时间内电梯的加速度方向相反D．0至t1时间内和t3至t4时间内电梯的加速度方向相同【解析】由v-t图象可知，0至t1时间内向上匀加速运动，人处于超重状态，选项A 错误；t2至t4时间内，加速度向下，人处于失重状态，选项B正确；t2至t3时间内与t3至t4时间内电梯的加速度方向相同，0至t1时间内和t3至t4时间内电梯的加速度方向相反，选项C、D错误．【答案】 B2．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示，当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，则关于乘客下列说法正确的是()A．不受摩擦力的作用B．受到水平向左的摩擦力作用C．处于超重状态D．所受合力竖直向上【解析】对乘客进行受力分析，乘客受重力，支持力，由于乘客加速度沿斜面向下，而静摩擦力必沿水平方向，又因为乘客有水平向左的分加速度，所以受到水平向左的摩擦力作用，故A错误，B正确．当此车减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故C错误．由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向下，故D错误．【答案】 B3．如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲—起立的动作时记录的力随时间变化的图线．由图线可知，该同学体重约为650 N，除此以外，还可得到的信息是()A．该同学做了两次下蹲—起立的动作B ．该同学做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s 起立C ．下蹲过程中人一直处于失重状态D ．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态【解析】 人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降处于失重状态，达到一个最大速度后再减速下降处于超重状态，同理起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲—起立的动作，A 错误；由图象看出两次超重的时间间隔就是人蹲在地上持续的时间，约2 s ，B 正确；下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，C 、D 均错误．【答案】 B4．(2018·河南南阳一中月考)如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30°，质量为0.3 kg 的小物块静止在A 点，现有一沿斜面向上的恒定推力F 作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F ，小物块能达到的最高位置为C 点，小物块从A 到C 的v -t 图象如图乙所示，g 取10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A ．小物块到C 点后将沿斜面下滑B ．小物块从A 点沿斜面向上滑行的最大距离为1.8 mC ．小物块与斜面间的动摩擦因数为33D ．推力F 的大小为4 N【解析】 当撤去推力F 后，物块在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动，由v -t 图象可求得物块在斜面上加速和减速两个过程中的加速度大小分别为a 1＝103m/s 2，a 2＝10 m/s 2，物块在匀减速运动阶段，由牛顿第二定律知mg sin 30°＋μmg cos 30°＝ma 2，解得μ＝33，所以mg sin 30°＝μmg cos 30°，故小物块到C 点后将静止，A 错误，C 正确；物块在匀加速运动阶段，有F －mg sin 30°－μmg cos 30°＝ma 1，解得F ＝4 N ，D 正确；物块从A 点到C 点运动的位移大小与v -t 图线与t 轴所围成的面积相等，x ＝12×1.2×3 m ＝1.8 m ，B 正确． 【答案】 BCD5．(2018·山东师大附中高三上学期二模)如图甲所示，静止在光滑水平面上的长木板B (长木板足够长)的左端静止放着小物块A .某时刻，A 受到水平向右的外力F 作用，F 随时间t 的变化规律如图乙所示，即F ＝kt ，其中k 为已知常数．设物体A 、B 之间的滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力F f ，且A 、B 的质量相等，则下列可以定性描述长木板B 运动的v -t 图象是( )【解析】 A 、B 相对滑动之前加速度相同，由整体法可得：F ＝2ma ，当A 、B 间刚好发生相对滑动时，对木板有F f ＝ma ，故此时F ＝2F f ＝kt ，t ＝2F f k，之后木板做匀加速直线运动，故只有B 项正确．【答案】 B6.(2018·黑龙江哈六中月考)如图所示，m ＝1.0 kg 的小滑块以v 0＝4 m/s 的初速度从倾角为37°的斜面AB 的底端A 滑上斜面，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6.若从滑块滑上斜面起，经0.8 s 滑块正好通过B 点，则AB 之间的距离为( )A ．0.8 mB ．0.64 mC ．0.76 mD ．0.6 m【解析】 滑块向上滑行时，设加速度大小为a ，由牛顿第二定律得mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma ，代入数据解得a ＝10 m/s 2，滑块上滑时速度从v 0＝4 m/s 减速到零需要的时间为t 0＝v 0a ＝410 s ＝0.4 s ，上滑的最大距离s ＝v 202a ＝4220m ＝0.8 m ，经过0.4 s ，滑块达到最高点，速度为零，然后向下滑行，设下滑的加速度大小为a ′，由牛顿第二定律得mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma ′，代入数据解得a ′＝2 m/s 2，下滑时间为t ′＝t －t 0＝0.8 s －0.4 s ＝0.4 s ，下滑的距离为s ′＝12a ′t ′2＝0.5×2×0.42 m ＝0.16 m ，AB 间的距离为s AB ＝s －s ′＝0.8 m －0.16 m ＝0.64 m ，故选B.【答案】 B[创新导向练]7．生活实际——自动扶梯中的超重、失重现象如图所示，一些商场安装了智能化的台阶式自动扶梯．为了节约能源，在没有乘客乘行时，自动扶梯以较小的速度匀速运行；当有乘客乘行时，自动扶梯经过先加速再匀速两个阶段运行．则电梯在运送乘客的过程中()A．乘客始终受摩擦力作用B．乘客经历先超重再失重C．乘客对扶梯的作用力先指向右下方，再竖直向下D．扶梯对乘客的作用力始终竖直向上【解析】在加速阶段，电梯对乘客竖直向上的支持力大于重力，对乘客有向左的摩擦力作用，电梯对乘客的合力斜向左上方，则乘客对电梯的作用力斜向右下方；当电梯匀速运动时，人与电梯间没有摩擦力，电梯对人的作用力竖直向上，则乘客对电梯的作用力竖直向下，C正确，A、D错误．加速上升阶段，乘客处于超重阶段，而匀速阶段，既不超重也不失重，B错误．【答案】 C8．科技探索——用力传感器研究超重、失重现象某同学为研究超重和失重现象，将重为50 N的重物带上电梯，并将它放在电梯中水平放置的压力传感器上．电梯由静止开始运动，测得重物对传感器的压力F随时间t变化的图象如图所示．设电梯在第1 s末、第4 s末和第8 s末的速度大小分别为v1、v4和v8，g取10 m/s2，以下判断中正确的是()A．电梯在上升，且v1>v4>v8B．电梯在下降，且v4>v1>v8C．重物在第2 s内和第8 s内的加速度大小相同D．电梯对重物的支持力在第1 s内和第9 s内的平均功率相等【解析】根据牛顿第二定律分析可知，电梯的运动情况是在0～2 s内向下做匀加速运动，在2～7 s内做匀速直线运动，7～9 s内做匀减速运动；选取向下为正方向，由牛顿第。
中学物理模型教学的优点与局限性
中学物理模型教学的优点与局限性赵小亮(信阳师范学院物理电子工程学院河南信阳464000)指导教师：冯一兵摘要：本文结合当前教学教改的形势和中学物理教学的特点，详细的论述了物理模型的种类、优点和局限性，提出了在中学物理教学中使用模型教学，培养学生思维能力、创新能力、解题能力的新思路。
关键词：物理模型优越性局限性一、中学物理模型概述1、物理模型物理学的目的就在于认识自然、把握自然。
但是，自然界中任何事物与其他许多事物之间总是存在着千丝万缕的联系，并处在不断的变化之中，面对复杂多变的自然界，人们在着手研究时，总是遵循这样的一条重要的方法论原则，即从简到繁、先易后难、循序渐进、逐次深入。
根据这条原则人们在处理复杂的问题时，总是试图把复杂的问题分解成若干个比较简单的问题，逐个击破。
或者把复杂的问题转化成比较简单的问题。
基于上面的思维过程，人们就创建了物理模型。
可见，物理模型是指：物理学所分析的、研究的实际问题往往很复杂，为了便于着手分析与研究，物理学中常常用简化的方法，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质或遐想结构去描述实际的事物。
这种理想物质或遐想结构称之为物理模型。
2、中学物理中常见的物理模型物理模型是物理思想的产物，是科学的进行物理思维并从事物理研究的一种方法。
就中学物理中常见的物理模型可归纳如下：（1）物理对象模型化物理中的某些客观实体，如质点，舍去物体形状、大小，转动等功能，突出它所出的位置和质量的特性。
类似质点的客观实体还有刚体、点电荷等。
（2）物体所处的条件模型化当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化。
力学中的光滑面，热学中的绝热容器等都是把物体所处的条件理想化了。
（3）物理状态和物理过程的模型化例如，自由落体运动、等幅振荡、等温变化等都是物理过程和物理状态的模型化。
（4）理想实验在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。
漫谈天体运动问题的十种物理模型
漫谈天体运动问题的十种物理模型闫俊仁（山西省忻州市第一中学 034000）航空航天与宇宙探测是现代科技中的重点内容，也是高考理综物理命题的热点内容，所涉及到的知识内容比较抽象，习题类型较多，不少学生普遍感觉到建模困难，导致解题时找不到切入点．下面就本模块不同类型习题的建模与解题方法做一归类分析。
一、“椭圆轨道”模型指行星(卫星)的运动轨道为椭圆，恒星(或行星)位于该椭圆轨道的一个焦点上． 由于受数学知识的限制，此类模型适宜高中生做的题目不多，所用知识为开普勒第三定律及椭圆轨道的对称性。
例1 天文学家观察到哈雷彗星的周期约是75年，离太阳最近的距离是8.9X1010m ，但它离太阳的最远距离不能测出。
试根据开普勒定律计算这个最远距离，已知太阳系的开普勒常量k ＝3.354X1018m 3／s 2。
解析 设哈雷彗星离太阳的最近距离为，最远距离为R 2，则椭圆轨道半长 轴为221R R R += 根据开普勒第三定律k TR =23，得 13222R kT R -==m m 103218109.83600243657510354.38⨯-⨯⨯⨯⨯⨯）（=5.224⨯1012m二、“中心天体——圆周轨道”模型指一个天体(中心天体)位于中心位置不动(自转除外)，另一个天体（环绕天体）以它为圆心做匀速圆周运动，环绕天体只受中心天体对它的万有引力作用。
解答思路 由万有引力提供环绕天体做圆周运动的向心力，据牛顿第二定律，得r Tm r mw r v m ma r Mm G n 2222)2(π==== 式中M 为中心天体的质量，m 为环绕天体的质量， a n 、v 、w 和T 分别表示环绕天体做圆周运动的向心加速度、线速度、角速度和周期．根据问题的特点条件，灵活选用的相应的公式进行分析求解。
此类模型所能求出的物理量也是最多的。
（1）对中心天体而言，可求量有两个：①质量M=2324GT r π，②密度ρ=3233R GT r π，特殊地，当环绕天体为近地卫星时(r ＝R)，有ρ=23GT π。
高中物理几个模型中某个物理量的分配协议总结（原卷版）
高中物理几个模型中某个物理量的分配规律总结王朋飞 2020.4.1整理高中物理有几种物理模型中有着相同的或相似的结果表达式，我们把这些模型放在一起进行讨论与分析，加深对知识的系统性的理解与把握。
一、在连接体中，力的分配模型：如图所示，一起做加速运动的物体系统，若外力F作用于m1上，则m1和m2的相互作用力F12＝m2·Fm1＋m2，若作用于m2上，则F21＝m1·Fm1＋m2。
条件：①、F必须作用在同一个物体上②、两个物体与接触面的μ必须一样范围：①、与运动的平面（水平面、斜面上、竖直面）无关②、与接触面是否光滑无关③、与两个物体间有无轻绳、轻杆、轻弹簧与关推导：对m1、m2组成的系统应用牛顿第二定律得：F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a隔离物体m2，应用牛顿第二定律得，F12－μm2g＝m2a。
以上两式联立可解得：F12＝m2·Fm1＋m2，典例：(多选)如图所示，质量分别为m A、m B的A、B两物块用轻线连接，放在倾角为θ的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ。
为了增加轻线上的张力，可行的办法是( )A．减小A物块的质量B．增大B物块的质量C．增大倾角θ D．增大动摩擦因数μ[解析] 对A、B组成的系统应用牛顿第二定律得：F－(m A＋m B)g sinθ－μ(m A＋m B)g cosθ＝(m A＋m B)a，隔离物体B，应用牛顿第二定律得，F T－m B g sinθ－μm B g cosθ＝m B a。
以上两式联立可解得：F T＝m B Fm A＋m B，由此可知，F T的大小与θ、μ无关，m B越大，m A越小，F T越大，故A、B均正确。
[答案] AB对点训练1.(2016·蚌埠模拟)如图所示，A 、B 两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F 拉A ，使A 、B 一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧长度为L 1；若将A 、B 置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F 拉A ，使A 、B 一起做匀加速直线运动，此时弹簧长度为L 2。
高中物理中的对称性模型
对称性模型由于物质世界存在某些对称性，使得物理学理论也具有相应的对称性，从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中，应用这种对称性它不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题，这种思维方法在物理学中为对称法，利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，出奇制胜，快捷简便地解决问题。
对称法作为一种具体的解题方法，虽然高考命题没有单独正面考查，但是在每年的高考命题中都有所渗透和体现。
从侧面体现考生的直观思维能力和客观的猜想推理能力。
所以作为一种重要的物理思想和方法，相信在今后的高考命题中必将有所体现。
在高中物理模型中，有很多运动模型有对称性，如（类）竖直上抛运动的对称性，简谐运动中的对称性，电路中的对称性，带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动中几何关系的对称性. 简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的（位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定）。
运动时间也具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。
(从某点到达最大位置和从最大位置再回到这一点所需要的时间相等、从某点向平衡位置运动的时间和它从平衡位置运动到这一点的对称点所用的时间相等).现将对称模型分为空间对称模型和时间对称模型1、空间对称模型例1：如图1所示：在离地高度是h，离竖直光滑的墙是s处，有一个弹性小1球以初速度v正对着墙水平抛出，与墙发生弹性碰撞后落到地面上，求小球落地点与墙的距离。
【解析】：小球与墙的碰撞是弹性碰撞，碰撞前后的动量对于墙面的的法线是对称的。
如墙的另一面同一高度有一个弹性小球以相同的速度与墙碰撞，由于对称性，它的轨迹与小球的实际轨迹是对称的。
因此碰前的轨迹与碰后的虚线轨迹构成一条平滑曲线，这就是平抛运动的轨迹曲线。
小球从抛出到落地的时间为t ，由自由落体规律得g h t 2=，再根据平抛运动规律可得102s g h v s -= 例2. 劲度系数为k 的轻质弹簧，下端挂一个质量为m 的小球，小球静止时距地面的高度为h ，用力向下拉球使球与地面接触，然后从静止释放小球（弹簧始终在弹性限度以内）则：A. 运动过程中距地面的最大高度为2hB. 球上升过程中势能不断变小C. 球距地面高度为h 时，速度最大D. 球在运动中的最大加速度是kh/m【解析】：因为球在竖直平面内做简谐运动，球从地面上由静止释放时，先做变加速运动，当离地面距离为h 时合力为零，速度最大，然后向上做变减速运动，到达最高点时速度为零，最低点速度为零时距平衡位置为h ，利用离平衡位置速度相同的两点位移具有对称性，最高点速度为零时距平衡位置也为h ，所以球在运动过程中距地面的最大高度为2h ，由于球的振幅为h ，由a k m x =-可得，球在运动过程中的最大加速度为a k mh =，球在上升过程中动能先增大后减小，由整个系统机械能守恒可知，系统的势能先减小后增大。
高中物理——渡河模型讲解
高中物理-渡河模型习题讲解【模型概述】在运动的合成与分解中，如何判断物体的合运动和分运动是首要问题，判断合运动的有效方法是看见的运动就是合运动。
合运动的分解从理论上说可以是任意的，但一般按运动的实际效果进行分解。
小船渡河和斜拉船等问题是常见的运动的合成与分解的典型问题【模型讲解】一、速度的分解要从实际情况出发例1. 如图1所示，人用绳子通过定滑轮以不变的速度0v 拉水平面上的物体A ，当绳与水平方向成θ角时，求物体A 的速度。
图1解法一（分解法）：本题的关键是正确地确定物体A 的两个分运动。
物体A 的运动（即绳的末端的运动）可看作两个分运动的合成：一是沿绳的方向被牵引，绳长缩短。
绳长缩短的速度即等于01v v =；二是随着绳以定滑轮为圆心的摆动，它不改变绳长，只改变角度θ的值。
这样就可以将A v 按图示方向进行分解。
所以1v 及2v 实际上就是A v 的两个分速度，如图1所示，由此可得θθcos cos 01v v v A ==。
解法二（微元法）：要求船在该位置的速率即为瞬时速率，需从该时刻起取一小段时间来求它的平均速率，当这一小段时间趋于零时，该平均速率就为所求速率。
设船在θ角位置经△t 时间向左行驶△x 距离，滑轮右侧的绳长缩短△L ，如图2所示，当绳与水平方向的角度变化很小时，△ABC 可近似看做是一直角三角形，因而有θcos x L ∆=∆，两边同除以△t 得：θcos txt L ∆∆=∆∆ 即收绳速率θcos 0A v v =，因此船的速率为：θcos 0v v A =图2总结：“微元法”。
可设想物体发生一个微小位移，分析由此而引起的牵连物体运动的位移是怎样的，得出位移分解的图示，再从中找到对应的速度分解的图示，进而求出牵连物体间速度大小的关系。
解法三（能量转化法）：由题意可知：人对绳子做功等于绳子对物体所做的功。
人对绳子的拉力为F ，则对绳子做功的功率为01Fv P =；绳子对物体的拉力，由定滑轮的特点可知，拉力大小也为F ，则绳子对物体做功的功率为θc o s 2A Fv P =，因为21P P =所以θc o s 0v v A =。
物理模型在中学物理教学中的作用研究
探索篇•课题荟萃炀理模型在中学炀理教学中的作用研克冯小霞（和政县第一中学，甘肃临夏）摘要:在进行物理学研究的过程中，最常用的方法就是物理模型。
因此，在初中物理教学的过程中应用物理模型，可以更好地对学生的思维能力进行培养。
作为中学物理知识的重要载体，物理模型的应用受到了越来越多教师和学生的认可。
通过对物理模型的概念以及特性进行阐述，结合物理模型在中学物理教学中的作用，对物理模型在中学物理教学中的应用提出一些建议。
关键词：物理模型；中学物理教学；作用随着我国新课改的不断进行，中学物理教学的过程中越来越:重视学生物理学素养的培养。
作为物理学研究最基本的方法，通:过物理模型来培养学生的思维能力是必然的选择。
通过应用物理:模型，可以更好地提升学生实际解决问题的能力，从而让学生在学习的过程中可以更好地养成形象思维，并增加形象思维与抽象思维之间的转换能力。
这也正是新课改过程中初中物理教学的教学目标之一。
一、物理模型的概念及特点通过建模来将一些繁琐的事实物体转化为相对简单的物理视觉模型,这就是物理模型的概念。
通过物理模型,可以更好地让:物理学变得简单明了，并具备一定的可操作性。
同时物理模型也具备相应的物理规律，因此在物理模型中也同样可以总结经验和规律。
在应用的过程中，物理模型可以分为直接模型和间接模型两种，直接模型是指思维处理过程较为浅显易懂的模型，而间接模型则是通过阅读物理场景后，在思维处理的帮助下形成对应的时空图像，相对来讲要复杂和困难许多。
二、物理模型在中学物理教学中的作用（一）物理模型培养了中学生的形象思维能力中学生在学习物理的过程中，是否拥有良好的形象思维有着非常大的差别，如果形成良好的形象思维能力，可以更好地帮助学生理解物理概念，并充分了解各种物理运动的过程。
同时，良好的形象思维还可以有效提升学生对于问题的理解和转化，提升学生的应用以及创新能力。
物理模型属于一种非常笼统的说法，在实际运用的过程中，其包含模型构建、验证以及应用等多个方面。
电磁感应中的双导体棒和线框模型(解析版)-2024届新课标高中物理模型与方法
2024版新课标高中物理模型与方法电磁感应中的双导体棒和线框模型目录一.无外力等距双导体棒模型二．有外力等距双导体棒模型三．不等距导轨双导体棒模型四．线框模型一.无外力等距双导体棒模型【模型如图】1.电路特点棒2相当于电源；棒1受安培力而加速起动,运动后产生反电动势.2.电流特点：I =Blv 2−BLv 1R 1+R 2=Bl (v 2−v 1)R 1+R 2随着棒2的减速、棒1的加速，两棒的相对速度v 2−v 1变小，回路中电流也变小。
v 1=0时：电流最大，I =Blv 0R 1+R 2。
v 1=v 2时：电流 I =03.两棒的运动情况安培力大小：F 安=BIl =B 2L 2(v 2−v 1)R 1+R 2两棒的相对速度变小,感应电流变小,安培力变小.棒1做加速度变小的加速运动，棒2做加速度变小的减速运动，最终两棒具有共同速度。
4.两个规律(1)动量规律：两棒受到安培力大小相等方向相反,系统合外力为零,系统动量守恒.m 2v 0=(m 1+m 2)v 共(2)能量转化规律：系统机械能的减小量等于内能的增加量.(类似于完全非弹性碰撞)Q =12m 2v 20−12(m 1+m 2)v 2共两棒产生焦耳热之比：Q 1Q 2=R 1R 2；Q =Q 1+Q 25.几种变化：(1)初速度的提供方式不同(2)磁场方向与导轨不垂直(3)两棒都有初速度(两棒动量守恒吗？)(4)两棒位于不同磁场中(两棒动量守恒吗？)1(2023春·江西赣州·高三兴国平川中学校联考阶段练习)如图所示，MN 、PQ 是相距为0.5m 的两平行光滑金属轨道，倾斜轨道MC 、PD 分别与足够长的水平直轨道CN 、DQ 平滑相接。
水平轨道CN 、DQ 处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B =1T 的匀强磁场中。
质量m =0.1kg 、电阻R =1Ω、长度L =0.5m 的导体棒a 静置在水平轨道上，与a 完全相同的导体棒b 从距水平轨道高度h =0.2m 的倾斜轨道上由静止释放，最后恰好不与a 相撞，运动过程中导体棒a 、b 始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g 取10m/s 2。
高中物理板块模型分析
高中物理板块模型分析ʏ杨倩倩在高中物理阶段,木板和物块叠放模型是力学部分的重㊁难点,也是同学们学习过程中的 绊脚石 ,只有深入分析板块模型中遵循的物理规律和临界条件,才能顺利求解此类问题㊂一㊁对水平面上的板块模型的分析1.质量为M 的长木板B 放置在光滑水平地面上,质量为m 的物块A 放在B 上面,两物体之间的动摩擦因数为μ㊂当力F 作用在其中一个物体上时,在F 从0开始逐渐增大的过程中,两物体的运动情况怎样? 图1分析:(1)如图1所示,力F 作用在B 上,因为地面是光滑的,所以只要有力作用于B ,两物体就会相对于地面运动,当力增大到一定值时,两物体发生相对滑动,F 有临界值F 0=(M +m )a ,此时a =μg ㊂ 图2(2)如图2所示,力F 作用在A上,两物体发生相对滑动时的临界值F 0=(M +m )a ,此时a =μm gM㊂2.若水平地面是粗糙的,两物体之间的动摩擦因数为μ1,B 与地面之间的动摩擦因数为u 2㊂当力F 作用在其中一个物体上时,在F 从0开始逐渐增大的过程中,两物体的运动情况怎样?分析:(1)当力F 作用在A 上时,先判定A 能否相对于地面运动㊂若μ1m g <μ2M g ,则B 不动,A 相对于B 滑动,这种情况下,A 相对于B 发生相对滑动时,力F 的临界值F 0=μ1m g ㊂即当F ɤF 0时,A 不动;当F >F 0时,A 相对于B 滑动,且A 的加速度a =F -μ1m g m㊂B始终不动㊂若μ1m g >μ2(M +m )g ,则B 也有可能相对于地面运动㊂当B 相对于地面滑动时,力F 的临界值F 0=μ2(M +m )g ㊂当A 相对于B 发生相对滑动时,力F 的临界值F 0'=m a ,a =μ1m g -μ2(M +m )g M㊂(2)当力F 作用在B 上A ㊁B 相对于地面滑动时,力F 的临界值F 0=μ2(M +m )g ;A ㊁B 发生相对滑动时,A 的加速度a =μ1g ,力F 的临界值F 0'=(M +m )a ㊂即当F ɤF 0时,A ㊁B 相对于地面静止;当F 0'ȡF >F 0时,A ㊁B 相对静止且相对于地面滑动;当F >F 0'时,A ㊁B 相对滑动㊂二㊁对斜面体上的板块模型的分析图3例题 如图3所示,在固定的倾角θ=37ʎ的斜面上放有质量m =1k g 的长木板㊂长木板上端置有质量M =2k g ㊁可视为质点的滑块P ㊂滑块与木板间㊁木板与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.8,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力㊂初始时滑块与木板均保持静止状态㊂现对木板施加一个沿斜面向上的恒力F =42N ,此恒力作用2s 后撤去㊂已知滑块始终未从木板上滑下,取g =10m /s 2,s i n 37ʎ=0.6㊂求:(1)撤去力F 时滑块距木板上端的距离㊂(2)从撤去力F 到滑块与木板相对静止所需的时间㊂分析:在运动状态未知的情况下,先将滑块与木板看成一个整体,通过受力分析及牛顿第二定律求出加速度,再单独对滑块进行分析,得出滑块的最大加速度,比较二者能否相对静止,分析二者的运动情况㊂答案:(1)7.2m ㊂(2)0.1875s㊂小结:求解板块模型类问题,需要先对木板㊁物块或整体进行受力分析,根据受力情况确定各物体的运动情况,再借助牛顿运动定律即可完成求解㊂作者单位:山东省德州市第一中学12基础物理 名师讲座 自主招生 2020年2月。
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点模 型束取代真实身就是重要 的物理 内容之 一， 它与相应 的 物理概念 、 现象 、 规律相依托 人们认 识原子结构 的进程 中， 从 汤姆逊模
型到卢瑟福模型的飞跃就是生动的反映。 爱 因斯 坦 光 电 效 应 方 程 的建 立 成 功 地 解 释 ｌ 『光 电 效 应 ， 而 它 足 建 立 在反映光粒子性的“ 光子” 模型之 上的。 诸多的事实都在说明大 凡物理现 象 、 过程、 规律 都直 接与之 相应 的 物理模型关联着 ； 一定的物理模型义是最生 动最集 中地反 映着 相应 的物 理概念 、 现象 、 过程和规律 ， 二者街 呵分。 ３ ． 正确鲜 明的物理模 型 的建立 ， 使 许多抽 象 的物 理 问题 变得 直观 化、 具体化、 形象化 例如 ， 电场线对 电场 的描述 ， 磁感线对 磁场 的描述 。 分子模 型对理解分 子动理论 的基本观点 ， 原子核式结构 对 ａ粒子散 射实 验现象的解释 ； 光 子模型对光 的粒 子性 的理解 等等 ， 凡 是学物 理 的人都
过程。 如 研 究 一 个 铁 球 从 高 空 中 由 静 止 落 下 的 过程 。 首 先 应 考 虑 吸 引 力 ，
会感受到物理模 型所 给予 的无可争辩 的重要作用 。 四、 物理模型的教 学要着眼于学 生掌握 建立正确鲜 明的物理 模型这
一
小球滚得越远 的实验基 础上 提出 了他 的理想 实验——在无 摩擦 力情况 下， 从斜槽滚下 的小球将 以恒定的速度在无 限长的水平面 上永远不停 地 运动下 去， 从而推 翻了延续两千多年的“ 力是维持物体运 动的不 町缺 少” 的结论 ， 为惯性定律 （ 牛顿第一定律） 的产生 奠定 了基础 。 再 如在研究 电场强度时 ， 设想在电场 中放 置一个不会 引起电场变 化 的点 电荷 ， 去考查它在各点的 Ｆ／ｑ值等等 。 ６ ． 物理 数学模 型 即建立以物理模型 为描 述对象 的数 学模型 ， 进 行 对客观实体近 似的定量计算 ， 从而使 问题由繁到简 。如单 摆的摆线 与 宵方 向的夹角不得大于 ５ ０， 使弧线计算转化为三角计算等等。 三、 物 理模 型 在 中学 物 理 教 学 中的 地 位 和 作 用 １ ． 建立正确鲜明的物理模 型是物理 学研 究的 重要方 法和有 力手段 之一 物理学 所研究 的各种 问题 ， 在实 际上都涉 及许 多因素 ， 而模 型则 是在抓 住主要 因素 ， 忽 略次要 因素 的基 础上建立起来 的。它具有具 体形 象、 生动 、 深刻地反映了事物 的本质 和主流这一重要属性 。 如“ 质点” 模型 ， 在物体的宏观平动运动中 ， 描述运动 的物 理蜒位移 、 速度 、 加速度等对同一物体来说其 Ｉ 二 各 点都相 同， 在这 些问题 的研 究 中， 运动物体的大小和形状是可不 考虑 的， 故可将 运动物 体质 点化 ， 即用质
用一个有质地的点来描述 ， 又如点 电荷 、 弹簧振子 、 单摆 、 理 想变压 器 、 理 想 电表等等 ， 都是属 于将物体本身的理想化 。 另外 诸如点光源 、 电场线 、 磁感线等 ， 则属 于人们根据它 们的物 性 质， 用理想化 的图形来模拟 的概念 。 ２ ． 物理过程模型 即把 研究 对象 的实 际运 动过 程进 行近 似 处理 。 排除其在实际运 动过程 中的一些 次要 因素的干扰 ， 使 之成为理想 的典型
三是有助于对客观物理世界的真实认识 ， 达 到认 识 世 界 ， 改 造世界 ， 为 人 类 服 务 之 目的 。 二、 中学 物 理 教 材 中经 常 碰 到 的 几 种 物 理模 型
物理模型就 它 在 实 际 问题 中所 扮 演 角 色或 所 起 作 用 的不 同， 可
分为 ：
１ ． 物理对象模 型 即把物理问题的研究 对象模型化 。例如质点 ， 舍 去和忽略形状 、 大小 、 转动等性 能 ， 突出它 具有所处 位 置和质量 的特性 ，
、
物 理 模 型 的 概 念 及 功 能
物理学所分析 、 研究的实际问题往往很 复杂 ， 有众 多的因素 ， 为 了便 于着手分析 研究 ， 物理学往往采 用一种 “ 简化”的方 法 ， 对 实际问题 进 行科学抽象化处理 ， 保 留主要 因素 ， 略去 次要 因素 ， 得 出一 种能反映原 物 本质 特性 的理想物质 （ 过程 ） 或假 想结构 ， 此种 理想物 质 （ 过 程） 或假 想 结 构 就 称 之 为物 理 模 型 。 物理模 型按其设计思想可分为理想化物 理模型和探索 性物理模 型。 前者 的特点是 突出研究客 体的 主要矛盾 ， 忽略 次要 因素， 将物 体抽象 成 只具有 原物体 主要 因素但 并不 客观存 在的物 质 （ 过程） ， 从而使 问题 简 化 。如质点模 型 、 点 电荷模 型 、 理 想气体 模型 、 匀速直 线运 动模型 等等。 后 者的特点是依 据观察 或实验 的结果 ， 假 想 出物质 的存在形 式 ， 但其 本
质属性还 在进一 步探索之 中。如原子模型 、 光的波粒二象性模型等等。 人们 建立和研 究物理模 型的功能 主要在于 ： 是可以使问题的处理大为简化 而又不会发生 大的偏差 ， 从 中较为
一
方便地得出物体 运动的基本规律 ； 二是可以对模 型讨论 的结果 稍加修 正 ， 即可用 于对 实际事物 的分析
学课 辅 导
中 学 物 理 中 的物 理 模 型
＠ 吉克尔 ・ 马汗
摘要 ： 本 文阐述 了物理模型 的概念 、 功 能， 中学物理教 材 中常见 的六
种 物理模 型， 物理模型在 中学物理教 学 中地位和 作用 ， 以及 中学 阶段 在 物理模 型的教学过程 中应该注意 的若干 问题。 关键词 ： 中学物理 ； 教 学； 物理模型