2026高考蓝皮书高考关键能力培养与应用2.3　过程模型

物理2.3过程模型过程模型是通过时间为隐含自变量,对物体运动过程及物理量均匀变化过程进行描述的动态模型,常用于研究质点的匀速直线运动、匀变速直线运动等运动,以及匀强磁场的磁感应强度等物理量随时间均匀变化的过程;建构过程模型时,需要经过明确研究对象与物理条件、建立坐标系与变量关系、推导数学表达式、验证模型适用性等关键步骤;应用过程中,要依据题目条件识别问题,灵活组合多个模型处理复杂问题,注意通过条件变化进行动态分析,同时要避免忽略模型条件、混淆时间与空间变量、对非线性变化简化等误区。如匀变速直线运动的速度与时间的关系、位移与时间的关系,以及相关推论,在2025年安徽卷第4题中应用的主要规律为匀变速直线运动的位移与时间的关系;再如竖直面内变速圆周运动,我们在解决问题时往往要在特殊位置进行受力分析和运动分析,如2025年山东卷第4题。2.3.1匀变速直线运动模型

典型

例题

[模型建构]流程内容选取对象、分析过程对象:汽车过程:汽车从甲站到乙站建构物理模型匀变速直线运动模型确定物理原理三个过程:加速、匀速、减速流程内容逻辑推理及运算[答案]A师语解惑

2.3.2

抛体运动模型抛体运动模型是典型的曲线运动模型,将物体抛出(非竖直方向),如果忽略空气阻力,则物体只受重力作用,物体的加速度为重力加速度g,做匀变速曲线运动,这就是抛体运动模型。解决抛体运动问题的一般方法是“化曲为直,合而为曲”,即将曲线运动分解为直线运动来研究。典型

例题

[模型建构]流程内容选取对象、分析过程对象:重物(不计空气阻力)过程:重物在竖直平面内运动建构物理模型不计空气阻力,重物抛射出去后在空中只受重力作用,此过程为抛体运动模型确定物理原理①将运动分解为平行于抛射点和落点连线方向的匀加速直线运动以及垂直于抛射点和落点连线的匀变速直线运动②将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿受力方向的匀加速直线运动流程内容逻辑推理与运算流程内容逻辑推理与运算流程内容逻辑推理与运算[答案]BD学友聊斋

2.3.3

圆周运动模型根据圆周运动的线速度大小是否改变,把圆周运动分为匀速圆周运动和变速圆周运动。匀速圆周运动的物体所受的合外力指向圆心,提供向心力,与之对应的向心加速度大小不变,方向也时刻指向圆心。一般应用牛顿运动定律解决问题。变速圆周运动的物体所受合外力不指向圆心,可将其分解为指向圆心的分量提供向心力,改变速度方向,沿切线方向的分量改变速度大小。一般对运动过程的某一状态需要应用牛顿运动定律,对某一过程应用动能定理或机械能守恒定律分析解决问题。找准临界条件,往往是解决圆周运动问题的突破点。常见的圆周运动及临界条件如下:(1)水平面内的圆周运动水平面内动力学方程临界情况示例水平转盘上的物体

Ff=mω2r恰好滑动圆锥摆模型

mgtan

θ=mω2r恰好离开接触面(2)竖直面及倾斜面内的圆周运动

竖直面及倾斜面内动力学方程临界情况示例轻绳模型

恰好通过最高点,绳的拉力恰好为0轻杆模型

恰好通过最高点,杆对小球的力等于小球重力竖直面及倾斜面内动力学方程临界情况示例带电小球在叠加场中的圆周运动

等效法关注六个位置的动力学方程,最高点、最低点、等效最高点、等效最低点,最左边和最右边位置恰好通过等效最高点;恰好做完整圆周运动倾斜转盘上的物体

最高点mgsin

θ±Ff=mω2r最低点Ff-mgsin

θ=mω2r恰好通过最低点典型

例题

[模型建构]流程内容选取对象、分析过程对象:发光小球过程:经过最低点附近建构物理模型竖直面内圆周运动模型确定物理原理运动学公式、牛顿第二定律逻辑推理及运算[答案]C师语解惑

2.3.4简谐运动模型常见简谐运动模型有弹簧振子和单摆,其规律如下:规律x=Asin(ωt+φ)图像

反映同一质点在各个时刻的位移受力特征回复力F=-kx,F(或a)的大小与x的大小成正比,方向相反运动特征靠近平衡位置时,a、F、x都减小,v增大;远离平衡位置时,a、F、x都增大,v减小规律x=Asin(ωt+φ)能量特征振幅越大,能量越大。在简谐运动过程中,系统的动能和势能相互转化,系统的机械能守恒周期性特征对称性特征关于平衡位置O对称的两点,加速度的大小、速度的大小、动能、势能相等,相对平衡位置的位移大小相等典型

例题

典例4

(2025四川卷,5)如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增加,小球静止在竖直平面内。将四个小球垂直于纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时,小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点,同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则(

)A.小球甲第一次回到释放位置时,小球丙加速度为零B.小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙动能为零C.小球甲、乙的振动周期之比为3∶4D.小球丙、丁的摆长之比为1∶2[模型建构]流程内容选取对象、分析过程对象:四个小球过程:小球甲完成2个周期的振动过程建构物理模型简谐运动模型确定物理原理单摆的周期公式,受力分析、运动分析流程内容逻辑推理及运算流程内容逻辑推理及运算[答案]C学友聊斋

题号选题理由1以运动员滑雪为情境,构建匀变速直线运动过程,考查对匀变速直线运动的综合应用2以小球在斜面上斜上抛为情境,构建抛体运动过程,考查对运动分解思想的理解及运动规律的应用3以小球在斜面内绕O点做圆周运动的过程,考查在最高点、最低点的受力分析,以及牛顿运动定律的理解4以小球在竖直方向上的简谐运动为情境,通过a-t图像分析小球的运动、能量问题

【模型建构】

流程内容选取对象、分析过程对象:滑雪板过程:A到P点、B到P点建构物理模型匀加速直线运动模型确定物理原理匀变速直线运动规律流程内容逻辑推理及运算

【模型建构】

流程内容选取对象、分析过程对象:小球过程:小球从斜面底端O点以初速度v0斜向上抛出到垂直斜面打在P点建构物理模型不计空气阻力,斜抛运动模型确定物理原理将小球的斜抛运动分解为沿斜面和垂直于斜面两个方向的匀变速直线运动,运用匀变速直线运动的规律分析流程内容逻辑推理及运算3.(2025四川遂宁二模)如图甲所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上,细线一端与可看成质点的质量为m的小球相连,另一端穿入A点处小孔与力传感器(位于斜面体内部)连接,传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时,细线水平,小球位于A点的右侧,现敲击小球,使小球获得一平行于斜面向上的初速度v0,此后传感器记录细线拉力FT的大小随细线扫过角度α的变化图像如图乙所示,图中F0已知,小球到A点距离为l,重力加速度为g,则下列说法不正确的是(

)

答案

A

【模型建构】

流程内容选取对象、分析过程对象:小球过程:在斜面内绕O点做圆周运动建构物理模型圆周运动模型确定物理原理牛顿第二定律流程内容逻辑推理及运算流程内容逻辑推理及运算4.(2025江西南昌二模)图甲为某同学用弹簧、小球与加速度无线传感器(质量可忽略不计)制成的一个振动装置,以竖直向上为正方向,图乙为传感器记录的小球在竖直方向振动时加速度随时间变化的情况,忽略空气阻力,下列说法正确的是(

D

)A.t=0.2s时,小球位于平衡位置上方B.t=0.3s与t=0.7s时,小球的机械能相同C.t=0.4s时,弹簧弹力为0D.t=0.3s与t=0.7s时,小球的动能相同【模型建构】

流程内容选取对象、分析过程对象:小球过程:在竖直方向做简谐运动建构物理模型简谐运动模型确定物理原理简谐运动的规律,通过a-t图像分析运动、能量问题流程内容逻辑推理及运算t=0.2

s时,小球加速度最大,而且为正,以竖直向上为正方向,则小球位于平衡位置下方,A