高三物理總復(fù)習(xí)物理模型及實例

高三物理總復(fù)習(xí)物理模型及實例、力學(xué)部分力平衡中的最小值問題：在三力平衡問題中，若有一個力的大小和方向都不變，另有一個力的方向不變，則第三個力一定存仆品在著最小值： I"■■■■例：圖中重物的質(zhì)量為m,輕細線AO和BO的A、B端是固定的。平衡時 扁AO是水平的，BO與水平面的夾角為0。當AO的拉力F1的方向和BO的拉力F2的方向垂直時，拉力F1有最小值。整體法的解題技巧 例：如圖：兩小球受到一對大小相等、方向相 y反的力，用整體法立即可判定上面的懸線不發(fā)生傾斜。物體在斜面上的三種情況的討論：p=tg0p<tg0 p>tg04?動中有靜的問題例：如圖所示，質(zhì)量M=10千克的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上， 久A滑動摩擦系數(shù)p=0.02。在木楔的傾角0為30°的斜面上,有一質(zhì)量m=1.0千克的物塊由靜止開始沿斜面下滑.當滑行路程s=1.4米時,其速度v=1.4米/秒.在這過程中木楔沒有動.求地面對木楔的 B MC摩擦力的大小和方向。（重力加速度取g=10米/秒2）V22s1.422X1.4由勻加速運動的公式v2V22s1.422X1.4由于a<gsin0=5米/秒，可知物塊受到摩擦力作用.分析物塊受力，它受三個力，如圖19-23所示，對于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向，由牛頓定律，有mgsin0-f〔=ma,②mgcos0-N]=0, ③分析木楔受力，它受五個力作用，如圖19-23所示，對于水平方向，由牛頓定律，有f2+f]cos0-N〔sin0=0, ④由此可解得地面作用于木楔的摩擦力f2=N〔sin0-f]cos0=mgcos0sin0-（mgsin0-ma）cos0=macos0=1X0.7X—=0.61牛.3此力的方向與圖中所設(shè)的一致（由C指向B的方向）運動學(xué)中的幾個重要結(jié)論：平均速度v=s/t對于勻變速運動來說：vt=v0+ats=v0t+1/2at2v02-vt2=2as平均速度v=s/tV0+vtV0+vt）t2對于勻變速運動來說，s=某段時間內(nèi)的平均速度與其時間中點的即時速度是相等的:v=s/t=(v°+v"2其位移中點的即時速度是v=「匕2^22相鄰兩段等時間T內(nèi)的位移差△S=S2-S1=aT2幾個重要結(jié)論：等時性問題最短時間問題例：一間新房即將建成時要封頂，考慮到下雨時落至房頂?shù)挠甑文鼙M快地淌離房頂，要設(shè)計好房頂?shù)钠露?，設(shè)雨滴沿房頂下淌時做無初速度無摩擦的運動，那么圖中所示四種情況中符合要求的是：試證明：一個質(zhì)點從豎直的圓環(huán)的最高點沿不同角度的光滑的弦下滑，到達圓周上的時間是一樣的。平拋運動公式：勻速直線運動和初速度為零的勻加速直線運動的合運動

水平分運動： 水平位移：x=vot 水平分速度：vx=V。豎直分運動：豎直位移：y試證明：一個質(zhì)點從豎直的圓環(huán)的最高點沿不同角度的光滑的弦下滑，到達圓周上的時間是一樣的。平拋運動公式：勻速直線運動和初速度為零的勻加速直線運動的合運動

水平分運動： 水平位移：x=vot 水平分速度：vx=V。豎直分運動：豎直位移：y=—gt2 豎直分速度：v=gt軌跡：位移的方向可用s與X軸正方向的夾角a表示，a滿足下述關(guān)系x=vtygttan□=—=-—x2v0 1 F&京I5a上式為拋物線方程例：用閃光照相方法研究平拋運動規(guī)律時，由于某種原因，只拍到了部分方格背景及小球的三個瞬時位置（圖4-3）.若已知閃光時間間隔況t=0.1s，則小球運動中初速度大小為多少？小球經(jīng)B點時的豎直分速度大小多大？g取10m/s2，每小格邊長均為l=5cm.“拋物線”的名稱就是從物理來的。天體運動規(guī)律的幾個重要結(jié)論：在天體上的應(yīng)用：（M一天體質(zhì)量R一天體半徑g一某天體表面重力加速度）a、萬有引力=向心力Mm V2G =m(R+h)2(R+h)2b、在地球表面附近Mm=GR2mg重力=萬有引力Mg=G—RMm V2G =m(R+h)2(R+h)2b、在地球表面附近Mm=GR2mg重力=萬有引力Mg=G—R2（黃金代換）第一宇宙速度mgV=承=-GM/R7.機械能：功W=FScosa功率P=W/t=Fv動能定理：W合口=△Ek機械能守恒定律:2mv2+mgh1=方mv2+mgh 或:+Ep廣Ek2例：汽車以速率V1沿一斜坡向上勻速行駛保持發(fā)動機功率不變，沿此斜坡向下勻速行駛的速率為v2,則汽車以同樣大小的功率在水平路面上行駛時的最大速率為（設(shè)三情況下汽車所受的阻力相同）A.C.7V1V2-B.D.分析設(shè)汽車的質(zhì)量為m，斜坡傾角為a，汽車沿斜坡勻速向上和勻速向下時的牽引力分別為F1、F2,阻力大小為f，根據(jù)力平衡條件和功率公式可知聯(lián)立兩式，得所受阻力的大小p耳=mgsinQ+f=—,

viK=i-mgsin』=—.V2代入①式或②式，得發(fā)動機的功率若汽車沿水平路面行駛，達最大車速時牽引力等于阻力，即F3=f或F=f=P/V所以V尸P/f=2V|V,/(V+V) 討論：：3 3 3 12 12vt上WfIa!-^vt,直到F=f—a=O,—八 4兀2_八=mW2(R+h)=m (R+h)T2機械能守恒定律的應(yīng)用：一、 解題步驟：根據(jù)題意，選取研究對象（物體或相互作用的物體系）；分析研究對象在運動過程中所受各力的做功情況，判斷是否符合機械能守恒的條件；若符合定律成立的條件，先要選取合適的零勢能的參考平面，確定研究對象在運動過程的初、末狀態(tài)的機械能的值；據(jù)機械能守恒定律列方程，并代入數(shù)值求解。二、 守恒的特點：應(yīng)用機械能守恒定律解題，只須考慮運動的初末狀態(tài)，不必考慮兩個狀態(tài)之間的過程細節(jié)。

若系統(tǒng)中只有重力（彈力）做功，而無外力做功，系統(tǒng)的機械能守恒。例：在37°的斜面上，平行于斜面的8牛拉力作用在質(zhì)量為1千克的物體上，（g=10m/s。物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5,物體初速度為V。，當上升一段距離時，速度變?yōu)閂，則在這一過程中:A.物體的動能增加了 B.物體的機械能減小了C.物體的機械能增加了 D.物體的機械能的變化不能確定請同學(xué)們小結(jié)：（1） 物體的動能增加或減少的條件：（2） 物體的機械能增加或減少的條件：8.摩擦力做功的幾個特點：（1）斜面問題：例：如圖所示三條斜軌道I、II、III與水平面夾角依次是30°、45°、60°，頂端在同一點，在水平面上投影的長度相同。三個相同小滑塊TOC\o"1-5"\h\z從頂端由靜止開始分別沿三個斜面下滑并到達同一水平面MN，已知三 \\j個斜面跟滑塊間動摩擦因數(shù)相同，則三個滑塊到達MN時的速率大小的比較如何？（空氣阻力不計） 也!小結(jié)：斜面上摩擦力作的功與其在水平面上投影的長度相同的水平面M *上摩擦力作的功相等。（2）摩擦力與相對位移的乘積W=fL=系統(tǒng)的機械能的損失=熱能Q例：質(zhì)量為m的子彈，以水平速度V0射入靜止在光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊，子彈鉆入木塊的深度為d后留在木塊中，則木塊對子彈的阻力為多少？例：如圖：一木塊分為上下兩層并緊密粘合在一起，上層由較軟的材一檜gE料制成，下層用較硬的材料制成，靜止放在光滑水平面上。一顆子彈°mu沿水平方向以一定速度入射木塊上層時，剛好要射穿木塊而留在了木塊中；如果子彈沿水平方向以相同速度入射木塊下層時，剛剛能進入木塊中一半深度，則兩次入射相比較A-入射上層時，子彈對木塊做的功較多B-入射下層時，子彈對木塊的沖量較大C-入射上層時，產(chǎn)生的熱量較多D.以上說法都不對3傳送帶問題傳送帶裝置做的總功等于物體增加的動能的兩倍，即W=mV2=1/2mV2+Q傳送過程的最短時間和對應(yīng)的傳送帶裝置的最小速度問題？TOC\o"1-5"\h\z例：一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過 DAB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形 才（圓弧由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域 p時是傾斜的，AB和CD都與BC相切。現(xiàn)將大量4B "的質(zhì)量均為m的小貨箱一個一個在A處放到傳送n…/帶上，放置時初速為零，經(jīng)傳送帶運送到D處， 乂二D和A的高度差為h。穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L。每個箱子在A處投放后，在到達B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動（忽略經(jīng)BC段時的微小滑動）。已知在一段相當長的時間T內(nèi)，共運送小貨箱的數(shù)目為^這裝

置由電動機帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦。求電動機的平均抽出功率PO解答：設(shè)傳送帶的運動速度為vo,在水平段運輸?shù)倪^程中，小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運動，設(shè)這段路程為S,所用時間為t,加速度為a,則對小箱有s=1at2①V0=at②在這段時間內(nèi)，傳送帶運動的路程為s0=v01③由以上可得s0=2s④TOC\o"1-5"\h\z用f表示小箱與傳送帶之間的滑動摩擦力，則傳送帶對小箱做功為A=fx=2mv2 ⑤傳送帶克服小箱對它的摩擦力做功Ao=fx。=2-2mv2 ⑥兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量Q=2mv2 ⑦可見，在小箱加速運動過程中，小箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。T時間內(nèi)，電動機輸出的功為W=PT⑧此功用于增加小箱的動能、勢能以及克服摩擦力發(fā)熱，即W=2Nmv2+Nmgh+NQ⑨已知相鄰兩小箱的距離為L，所以〃/=NL⑩聯(lián)立⑦⑧⑨⑩，得P=NmNll+且們 (ii)TT2二、 熱學(xué)部分幾個重要的數(shù)量級概念：想氣體及氣體壓強的微觀解釋內(nèi)能的概念理想氣體的幾種表述：(1)溫度不太低、壓強不太高理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞三種特殊情況：(1)等溫變化AE=0，即W+Q=0絕熱膨脹或壓縮：Q=0即W=AE等容變化：W=0，Q=AE三、 電學(xué)部分1、靜電學(xué)中的類平拋問題利用電場使帶電粒子加速1、靜電學(xué)中的類平拋問題利用電場使帶電粒子加速帶電粒子垂直電場方向進入勻強電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶電粒子側(cè)移的距離若帶電粒子是經(jīng)過同一加速電場u帶電粒子垂直電場方向進入勻強電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶電粒子側(cè)移的距離若帶電粒子是經(jīng)過同一加速電場u2加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場q偏轉(zhuǎn)的側(cè)移丫=叩2/4dU2qUL22淑*"從此式可說明在q、m、L、d、v。一定的條件下，偏轉(zhuǎn)距離y與偏轉(zhuǎn)電壓U成正比帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場飛出的速度方向與進入此電場的初速度方向之間的夾角叫偏角。映表示，v弓￡從此式可說明在q、m、L、d、v。一定的條件下，偏轉(zhuǎn)距離y與偏轉(zhuǎn)電壓U成正比帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場飛出的速度方向與進入此電場的初速度方向之間的夾角叫偏角。映表示，v弓￡則①由下式?jīng)Q定 云虧11 iifVnL-d-關(guān)于圖中X=L/2的證明：\o"CurrentDocument"tg?=—- ①V2\o"CurrentDocument"tg^=— ②.2vltV1Ly=tat=—t=—--—2 2v0由①②③式可得其■Lu2、恒電路中的幾個重要規(guī)律短路斷路路端電壓最大功率問題電源效率的幾個表達式電流強度的微觀表述：I=nevs根據(jù)U=E-Ir,U是I的一次函數(shù)，(如圖所示)(1)直線與U軸交點A，表示了當I=0時的路端電壓U的值，由U=E-Ir知，當I=0時，U=E.又由 e當1=0時，R—8,此時外電路開路，外電路開路時的路端電壓等于電源的電動勢。在圖象上是直線在U軸上的截距.(2)直線與I軸的交點B，表示了當U=0時的電流，而欲使U=0.只有外電路短路時，R=0，此時電源的內(nèi)阻r=E/I0I0是短路電流。r=E/I0在數(shù)值上等于圖線斜率的負值.證明電源最大輸出功率定理，即證明當R=r時，電源輸出功率最大。此時門=p出=50%總電源效率:n=p出=―=R/(R+r)總?cè)鐖D所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A/之間會產(chǎn)生電熱差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實驗表明，當磁場不太強時，電熱差U、電流I和B的關(guān)系為

式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)?；魻栃?yīng)可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倉茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛侖茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設(shè)電流I是由電子和定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e回答下列問題：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢下側(cè)面A的電勢（填高于、低于或等于）（2）電子所受的洛侖茲力的大小為。（3）當導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電差為U時，電子所受靜電力的大小為。（4） 由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)K=—其中h代表導(dǎo)體板單位體積ne中電子的個數(shù)。解答：電子受到橫向靜電力與洛侖茲力的作用，兩力平衡，有eUevB得：U=hvBh通過導(dǎo)體的電流密度I=nev?d?h由U=K蘭，有 huB=k-誰詬?d'h 得k=—d d ne4、4、5、6、7、安培力