物理模型专题(力学部分)

对力学部分出现的各种物理模型进行了介绍与讲解

物理模型专题——（力学部分）

考点一：追及相遇类模型

要点提示：分析追及与相遇问题时，一定要注意抓住一个条件、两个关系。

一个条件是两物体速度相等时满足的临界条件，如两物体的距离是最大还是最小，是否恰

好追上等。

两个关系是时间关系和位移关系。时间关系是指两物体运动的时间是否相等，两物体开始

时是同时运动还是一先一后运动等。位移关系是指两物体运动的位移是否相等，开始时两物体是同位置运动还是一前一后运动等。其中通过画草图找到两物体间的位移关系是解题的突破口，因此在学习中一定要养成画草图分析问题的良好习惯。

【例1】一条平直的公路上，甲、乙两车同向行驶，乙车以10m/s的速度匀速行驶，甲车在乙车的后面做加速度为a的匀减速行驶，甲车的初速度为15m/s。试讨论，在甲车开始减速时，两车间的距离L满足什么条件可以使： （1）两车不相遇；（2）两车只能相遇一次；（3）两车能相遇两次。 〖解析〗

考点二：三力平衡模型

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，即

F 0

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1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

点评：对于物体系来说，优先考虑整体法，求解系统内力时可以采用隔离法。利用图解法时要清楚地认识到哪个力为变力，啊个力为恒力，要以不变应万变。

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考点三：悬球模型

要点提示：下图中的几种物理模型，在临界情况下，加速度a tan

【例3】在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k。在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球，某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为 ，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示，不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为 （ ）

m1gmg

tan B、1 kktan (m m2)g(m m2)g

tan D、1 C、1

kktan

A、

考点四：运动的合成与分解模型

【例4】如图所示，河宽200m，一条小船要将货物从A点沿轨迹运送到河对岸的B点，已知AB连线与河岸的夹角 300，河水的流速为5m/s，则小船在静水中的速度至少应为 （ ） A、

5m/s B、2.5m/s 2

C、5m/s D、5m/s

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要点提示：平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和在竖直方向上的自由落体运动。两分运动与合运动满足等效性、同时性原则。具体规律如下：

【例5】如图所示，摩托车做腾跃特技表演，以初速度v0冲上高为h，顶部水平的高台，然后从高台水平飞出。若摩托车始终以额定功率P行驶，经时间t从坡底到达坡顶，人和车的总量为m，且各种阻力的影响可忽略不计，求：

（1）人和车到达坡顶时的速度v； （2）人和车飞出的水平距离x；

（3）当h为多少时，人和车飞出的水平距离最远？

（4）若v0=10m/s，P=1.8kW，t=0.5s，m=180kg，重力加速度g取10m/s2，则上述最远距离xm为多少？

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要点提示：圆锥摆模型在水平方向上做匀速圆周运动，因此合外力必定指向圆心且大小不变，因此此类问题的共同点是由重力和弹力的合力提供向心力，向心力方向水平。 几种典型圆锥摆模型情境分析：

【例6】如图所示，一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处，A、B间距为L，A处绳长为2L，B处绳长为L，两根绳能承受的最大拉力均为2mg，转轴带动小球转动。则： （1）当B处绳刚好被拉直时，小球的线速度为多大？ （2）为了不拉断细绳，转轴转动的最大角速度为多大？

（3）若先剪断B处绳子，让转轴带动小球转动，使A处绳子与转轴的夹角从450开始，直至小球能在最高位置做匀速圆周运动，则在这一过程中，小球机械能的变化为多大？

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考点七：竖直平面的圆周运动模型 要点提示：（1）没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动通过最高点的情况。如图所示，绳子和轨道对小球没有力的作用，只有重力提供向心力，临界速度（可理解为恰好转过或恰好转不过的速度）

（2）有物体支撑的小球，在竖直平面做圆周运动通过最高点的情况。如图甲和乙所示。

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【例7】如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v0，若v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同，下列说法中正确的是（ ）

R 2R

B．如果v0 2gR，则小球能够上升的最大高度为

23R

C．如果v0 gR，则小球能够上升的最大高度为

2

A．如果v0

gR，则小球能够上升的最大高度为

D．如果v0 gR，则小球能够上升的最大高度为2R

考点八：行星模型

要点提示：在高考试题中，应用万有引力定律解决卫星问题的知识常集中于两点。

一是天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即：

Mmv24 22

mr mr2 G2 m

rrT

二是在地球表面，地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即G

Mm

mg，从而得出2R

GM=gR2（黄金代换公式，不考虑地球自转） 【例8】为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2，火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常量为G。仅利用以上数据，可以计算出 （ ） A．火星的半径和“萤火一号”的质量 B．“萤火一号”的动能

C．火星表面的重力加速度和火星的第一宇宙速度 D．“萤火一号”与火星之间的引力

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考点九：机车启动模型 要点提示：（1）以恒定功率启动

机车以额定的功率启动后，若运动的过程中所受阻力f不变，由牵引力F

P额

可知，F随v增大v

而减小。根据牛顿第二定律a

F fP额f

可知，当速度v增大时，加速度a减小，机车做加mmvm

速度减小的加速运动，直到F=f时，a减小至零，此后机车的速度达到最大值而做匀速 …… 此处隐藏：6275字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……