(完整)高中物理力學(xué)模型及分析

1、- -高中物理力學(xué)模型及分析1連接體模型是指運(yùn)動(dòng)中幾個(gè)物體疊放在一起、或并排在一起、或用細(xì)繩、細(xì)桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問(wèn)題的基本方法是整體法和隔離法。整體法是指連接體內(nèi)的物體間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),可以把物體組作為整體，對(duì)整體用牛二定律列方程隔離法是指在需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用（如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等）時(shí)，把某物體從連接體中隔離出來(lái)進(jìn)行分析的方法。卩=tge物體沿斜面勻速下滑或靜止卩tg0物體靜止于斜面3輕繩、桿模型繩只能受拉力，桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及任意方向的力桿對(duì)球的作用力由運(yùn)動(dòng)情況決定最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)球的作用力；最低點(diǎn)時(shí)的速度?，桿的拉力?若小球帶電呢？E假設(shè)單B下

2、擺,最低點(diǎn)的速度VB=2iRUmgR=2mv2R11整體下擺2mgR=mg+mv2+mv222a2bV二2VnV=.-gRbaa5&6VB二2Va飛2gRVbYgR所以AB桿對(duì)B做正功，AB桿對(duì)A做負(fù)功若vJiR，運(yùn)動(dòng)情況為先平拋，繩拉直沿繩方向的速度消失即是有能量損失，繩拉緊后沿圓周下落機(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過(guò)程用機(jī)械能守恒。求水平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力？換為繩時(shí):先自由落體,在繩瞬間拉緊（沿繩方向的速度消失）有能量損失（即v1突然消失），再恒例：擺球的質(zhì)量為m,從偏離水平方向30的位置由靜釋放，設(shè)繩子為理想輕繩，最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少？v2下擺機(jī)械能守求：小球運(yùn)動(dòng)到E假設(shè)單B下擺

3、,最低點(diǎn)的速度VB=p2gR4.超重失重模型系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度（或此方向的分量ay）向上超重（加速向上或減速向下）F=m（g+a）；向下失重（加速向下或減速上升）F=m（g-a）難點(diǎn)：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)球的作用力；最低點(diǎn)時(shí)的速度?，桿的拉力?若小球帶電呢？1UmgR=2mvBR11整體下擺2mgR=mg+mv2+mv222a2bV二2VnV=.-gRBAA56VB二2VA飛52gR沁2gR所以AB桿對(duì)B做正功，AB桿對(duì)A做負(fù)功若vJR，運(yùn)動(dòng)情況為先平拋，繩拉直沿繩方向的速度消失即是有能量損失，繩拉緊后沿圓周下落機(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過(guò)程用機(jī)械能守恒。求水

4、平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力？圖5-70S14-1（沿繩方向的速度消失）有能量損失（即v1下擺機(jī)械能守恒質(zhì)量為m,從偏離水平方向30的位置由靜釋放，設(shè)繩子為理想輕繩，求：小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少?4.超重失重模型系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度（或此方向的分量ay）向上超重（加速向上或減速向下）F=m（g+a）；向下失重（加速向下或減速上升）F=m（g-a）難點(diǎn)：一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運(yùn)動(dòng)1到2到3過(guò)程中（1、3除外）超重狀態(tài)繩剪斷后臺(tái)稱示數(shù)系統(tǒng)重心向下加速斜面對(duì)地面的壓力？地面對(duì)斜面摩擦力？導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng)？統(tǒng)重心的運(yùn)動(dòng)1到2到3過(guò)程中（1、3除外）超重狀態(tài)繩

5、剪斷后臺(tái)稱示數(shù)系統(tǒng)重心向下加速”斜面對(duì)地面的壓力？-地面對(duì)斜面摩擦力？圖9導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng)？鐵木球的運(yùn)動(dòng)用同體積的水去補(bǔ)充。5.碰撞模型：特點(diǎn)，動(dòng)量守恒；碰后的動(dòng)能不可能比碰前大對(duì)追及碰撞，碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞：叱+叱=miV1+叱1111mv2+mv2=mv2+mv2(2)21222122一動(dòng)一靜且二球質(zhì)量相等的彈性正碰：速度交換大碰小一起向前；質(zhì)量相等，速度交換；小碰大，向后返。一動(dòng)一靜的完全非彈性碰撞（子彈打擊木塊模型）mv+0=（m+M）v-mv2=1（m+M）v2+ETOC o 1-5 h z0202損11/mMv2M1E=mv2(m+M)v2=0

6、=mv2=E損2022(m+M)(M+m)20M+mk0一11/“E損可用于克服相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E#”=fd相=卩mgd相=牙m(xù)v2一(m+M)v2損損相相22- - -碰撞過(guò)程”中四個(gè)有用推論即有：彈性碰撞除了遵從動(dòng)量守恒定律外，還具備：碰前、碰后系統(tǒng)的總動(dòng)能相等的特征，設(shè)兩物體質(zhì)量分別為m】、m2，碰撞前速度分別為ufU?,碰撞后速度分別為U、u2,m1u+m2u2=mu1+mu211112miui2+2m2U產(chǎn)2miui2+2miu22m-m2mu=12u+2u11m+m1m+m212122mm-mu=1-u+21u2m+m1m+m21212碰后的速度u1和u2表示為:推

7、論一:如對(duì)彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)行分析,還會(huì)發(fā)現(xiàn):彈性碰撞前、后,碰撞雙方的相對(duì)速度大小相等,即:u2u1=u1u2推論二：如對(duì)彈性碰撞的速度表達(dá)式進(jìn)一步探討，當(dāng)m_,=m2時(shí)，代入上式得：u=v,u=v。即121221當(dāng)質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時(shí)，速度互換。推論三：完全非彈性碰撞碰撞雙方碰后的速度相等的特征，即：u1=u2mu+mu由此即可把完全非彈性碰撞后的速度u_和u2表為：u_=u_=I21212m+m12例3：證明：完全非彈性碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失最大。證明：碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失表為：1E=m“u212+2mu2112miui22m2u22由動(dòng)量守恒的表達(dá)式中得：1u2=(05+0

8、5叩2代入上式可將機(jī)械能的損失表為u】的函數(shù)為:1J苛(miu1+m2u2)22m(m+m)m(mu+mu)11E=12m2ui2一ui+(2miu12+2m2u222mu+mu這是一個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)小于零的二次三項(xiàng)式，顯然：當(dāng)ui=u2=丄丄22時(shí),1m+m12即當(dāng)碰撞是完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能的損失達(dá)到最大值11（mu+mu）2e=mu2+mu2ijqm2112222（m+m）12推論四：碰撞過(guò)程中除受到動(dòng)量守恒以及能量不會(huì)增加等因素的制約外，還受到運(yùn)動(dòng)的合理性要求的制約，比如，某物體向右運(yùn)動(dòng)，被后面物體追及而發(fā)生碰撞，被碰物體運(yùn)動(dòng)速度只會(huì)增大而不應(yīng)該減小并且肯定大于或者等于（不小于）碰撞

9、物體的碰后速度。6人船模型：一個(gè)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，MdM/m=L/Lm+MmM若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空，氣球質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m8單擺模型：T=2g類單擺）利用單擺測(cè)重力加速度在此方向遵從動(dòng)量守恒：mv=MVms=MSs+S=d=s=9波動(dòng)模型：特點(diǎn):傳播的是振動(dòng)形式和能量,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)并不隨波遷移。各質(zhì)點(diǎn)都作受迫振動(dòng)，起振方向與振源的起振方向相同，離源近的點(diǎn)先振動(dòng)，沒(méi)波傳播方向上兩點(diǎn)的起振時(shí)間差=波在這段距離內(nèi)傳播的時(shí)間波源振幾個(gè)周期波就向外傳幾個(gè)波長(zhǎng)。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，頻率不改變，波速v=s/t=九/T=九f波速與振動(dòng)速度的區(qū)別波動(dòng)與振動(dòng)的區(qū)別：波的傳播方向o質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向（同側(cè)法）知波速和波形畫(huà)經(jīng)過(guò)At后的波形（特殊點(diǎn)畫(huà)法和去整留零法）物理解題方法：如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等模型法常常有下面三種情況（1）物理對(duì)象模型：用來(lái)代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對(duì)象的實(shí)體系統(tǒng)，稱為對(duì)象模型（也可稱為概念模型），即把研究的對(duì)象的本身理想化常見(jiàn)的如“力學(xué)”中有質(zhì)點(diǎn)、剛體、杠桿、輕質(zhì)彈簧