物理典型模型

1、 通过物理建模可以排除问题中非本质因素 和次要因素的干扰，突出问题的主要方面，揭示 物理现象的本质；可以使学生更加形象、简捷地 分析和解决物理问题。 物理建模必须以客观事物为原型，以抽象、 概括、假设、类比等思维活动为方法，才能从 复杂的物理现象中提炼出理想的物理模型，再将 理想模型应用到具体事物中去。物理建模的关键 是对物理现象和物理过程做出正确分析。 常见的物理模型包括 ： 1.概念模型（如质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、 单摆、弹簧振子、理想气体、点电荷等）; 2.过程模型（如平衡状态、匀变速直线运动、 平抛、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、等 温变化等）; 3.对象模型（如斜面、连接体、叠

2、加体、传 送带、碰撞、人船模型等）。 高考中常出现的物理模型中，斜面问题、叠 加体或连接体模型、含弹簧的连接体模型等在高 考中的地位特别重要，现就这几类模型进行归纳 总结，传送带问题在高考中出现的概率也较大， 而且解题思路独特，本专题也加以论述 斜面问题 遇到斜面问题时，以下结论可以帮助学生更 好、更快地理清解题思路和选择解题方法 自由释放的滑块能在斜面上(如图所示)匀 速下滑时，m与M之间的动摩 擦因数tan 自由释放的滑块在斜面上(如图所示)： a、静止或匀速下滑时，斜面M对水平地面的静摩擦力为零； b、加速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向右； c、减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦

3、力水平向左 自由释放的滑块在斜面上(如图所示)匀速下滑时，M对水平地面的静摩擦力为零；再在m上加上任何方向的作用力，在m停止前,M对水平地面的静摩擦力依然为零 。【解析】滑块在斜面上匀速下滑，m对M的压力增加对M, m对M的摩擦力沿斜面向下，它的水平分量为而m对M增加的压力的水平分量为= tan，设F与斜面方向夹角为sinNFF， m对M的摩擦力增加sinfFF1sin sinxfFF .cosF2sinsin sinxNFFF12xxFFM与大小相等，方向相反，水平地面的摩擦力依然零。对 悬挂有小球的小车在斜面上滑行(如图所示) a、向下的加速度agsin时，悬绳稳定时将垂直于斜面； b、向

4、下的加速度agsin时，悬绳稳定时将偏离垂直方向向上； c、向下的加速度agsin时，悬绳将偏离垂直方向向下。 d、如果加速度a 0，即小车匀速运动，悬绳将竖直向下。 在倾角为的斜面上以速度v0平抛一小球(如 图所示)： a、经过t v0tan/g小球距斜面最远，落到斜 面上的时间为2 t 2v0tan/g； b、落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角恒定，且tan2tan，与初速度无关。 如图所示，当整体有向右的加速度 agtan时，m能在光滑斜面上保持相对静止 在如图所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨光滑时，ab棒F=0时达到的稳定速度vm22singLBRm 如图所示，当各接触

5、面均光滑时，在小球 从斜面顶端滑下的过程中，（人船模型），斜面 后退的位移s 叠加体或连接体模型 叠加体或连接体模型在历年的高考中频繁出 现，一般需求解它们之间的摩擦力、弹力以及摩 擦生热等；这类模型有较多的变化，解题时需要 认真分析，下列两个典型的情境和结论需要熟记 和灵活运用。 mMmL 如图所示，质量为如图所示，质量为m1和和m2的两个物块用的两个物块用 细线相连，在大小恒定的拉力细线相连，在大小恒定的拉力F作用下，分别沿作用下，分别沿 水平面、沿斜面、竖直向上匀加速运动，不论水水平面、沿斜面、竖直向上匀加速运动，不论水 平面和斜面是光滑、粗糙，细线上张力的大小始平面和斜面是光滑、粗糙，

6、细线上张力的大小始终为终为 212+mFmm 如图所示，一对滑动摩擦力做的总功一定 为负值，其绝对值等于摩擦力乘以相对滑动的总 路程或等于摩擦产生的热量，与单个物体的位移 无关，即 QfS相 含弹簧的物理模型 纵观历年的高考试题，和弹簧有关的物理 试题占有相当大的比重。高考命题者常以弹簧 为载体设计出各类试题，这类试题涉及静力学 问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、 振动问题、热学中与气缸活塞连接求压强问题 等，几乎贯穿了整个力学的知识体系 弹簧类试题是考查考生的物理思维、反映 考生的学习潜能的优秀试题 弹簧与相连物体构成的系统所表现出来的 运动状态的变化，为考生充分运用物理概念和 规律

7、(牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒 定律、动量定理、动量守恒定律)巧妙解决物 理问题、施展自身才华提供了广阔空间，当然 也是区分考生能力强弱、拉大差距、选拔人才 的一种常规题型因此，弹簧试题也就成为高 考物理题中的一类重要的、独具特色的考题。 现将弹簧类物理模型进行剖析： 对于弹簧，从受力角度看，弹簧上的弹 力是变力；从能量角度看，弹簧是个储能元 件。因此，弹簧问题能很好地考查学生的综合 分析能力，故备受高考命题者的青睐 题目类型有：静力学中的弹簧问题，动力 学中的弹簧问题，与动量和能量有关的弹簧问 题。 静力学中的弹簧问题 a、胡克定律：Fkx，Fkx b、对弹簧秤的两端施加(沿轴线方向)

8、大小 不同的拉力，弹簧秤的示数等于挂钩上的拉力 。 动力学中的弹簧问题 a、瞬时加速度问题(与轻绳、轻杆不同)： 一端固定、另一端连接有物体的轻弹簧，形变 不会发生突变，弹力也不会发生突变； b、如图所示，将A、B下压后撤去外力， 轻弹簧在恢复原长时刻B与A开始分离。 与动量、能量相关的弹簧问题 与动量、能量相关的弹簧问题在高考试题 中出现频繁，而且常以计算题出现，在解析过 程中以下两点结论的应用非常重要： a、弹簧压缩和伸长的形变相同时，弹簧 的弹性势能相等； b、弹簧连接两个物体做变速运动时，弹 簧处于原长时两物体的相对速度最大，弹簧的 形变最大时两物体的速度相等 【例题例题】倾角倾角=3

9、0的光滑斜面上有两个质量均的光滑斜面上有两个质量均为为m的小球的小球A、B，它们之间用劲度系数为，它们之间用劲度系数为k的轻弹的轻弹簧连接，小球簧连接，小球A被一固定挡板挡住，小球被一固定挡板挡住，小球B用一细用一细绳绕过光滑定滑轮与小球绳绕过光滑定滑轮与小球C相连，如图所示；现用相连，如图所示；现用手托住手托住C使细线刚好拉直但无拉力作用，整个系统使细线刚好拉直但无拉力作用，整个系统处于静止状态。然后释放小球处于静止状态。然后释放小球C，C达到最大速度达到最大速度时时A恰好对挡板无压力，则恰好对挡板无压力，则 A小球小球C的质量为的质量为m B小球小球C的质量为的质量为2m C小球小球C的最

10、大速度为的最大速度为 D小球小球C的最大速度为的最大速度为kmgkm2g30=2mg sinmgxkk【解析解析】C球达最大速度时系统加速度为零，以系球达最大速度时系统加速度为零，以系统为研究对象，由力的平衡得，统为研究对象，由力的平衡得， 开始时，弹簧压缩开始时，弹簧压缩C球达最大速度时弹簧伸长球达最大速度时弹簧伸长（两个时刻的弹性势能相等）（两个时刻的弹性势能相等）对系统，由机械能守恒得对系统，由机械能守恒得解得解得=230 =,cm gmg sinmg30=2mg sinmgxkk212 =230 +22mg x mg xsinmv= g2mvk30=2mg sinmgxkk 传送带问题 皮带传送类问题在现代生产生活中的应用 非常广泛这类问题中物体所受的摩擦力的大 小和方向、运动性质都具有变化性，涉及力、 相对运动、能量转化等各方面的知识，能较好 地考查考生分析物理过程，解决物理问题的能 力。需要通过受力和运动分析确定物体运动性 质，正确选用物理规律解决问题。 传送带可分为水平和倾斜两种，按转动 方向可分为顺时针和逆时针两种。可从初状 态的受力、运动分析入手，弄清物体所受摩 擦力是阻力还是动力，判断运动性质，分析 速度变化相对地速度及相对传送带速度的 变化；关键分析临界状态（一般发生在物体 与传送带速度相等的时刻），得出摩擦力的 突变及合外力的变