高中物理典型模型及处理方法

高中物理典型模型及处理方法

解决物理问题的一般方法可归纳为以下几个环节：

审视物理情景构建物理模型转化为数学问题还原为物理结论

有些题目所设物理情境是不清晰的，但只要抓住问题的主要因素，忽略次要因素，恰当的将复杂的对象或过程向隐含的理想化模型转化，就能使问题得以解决。

●物理模型常常有下面三种

(1)“对象模型”：即把研究的对象的本身理想化．用来代替由具体物质组成的、代表研究对象的实体系统，称为对象模型。

表示实际物体在某种条件下的近似与抽象，如质点、点电荷、点光源、单摆、弹簧振子、理想气体、理想变压器、原子核式模型、理想电表等；

(2)条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化.排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因素，突出外部条件的本质特征或最主要的方面，从而建立的物理模型称为条件模型．

条件模型分为两类：

（1）作用条件模型：如恒力、合外力为零、阻力与速度成正比、恒定电压等。

（2）约束条件模型：如光滑平面、无限长导轨、不可伸长的轻绳或杆、轻质弹簧、匀强磁场等。

(3)过程模型：把具体物理理过程纯粹化、理想化后抽象出来的一种物理过程，称过程模型

如匀速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞等。

这三类模型的相互关系是：一旦对象模型和条件模型确定，过程模型就随之被确定。

单一物体的运动过程模型

一、静止（v=0且a=0）

二、匀速直线运动(速度不变的运动)

特征：合力为零，受力平衡

处理方法：二力平衡看条件：（同体共线等值反向）

三力平衡三角形：（知道角度解三角形——正弦定理、余弦定理、勾股定理

不知道角度相似三角形——图解法）

多力平衡正交分解（坐标系选取的原则——少分矢量，少分待求量）

三、匀变速直线运动（含匀加速、匀减速、匀变速往返）

口诀：五量五公式，知三求另二，方向定正负，陷阱莫落入

五量：x v0 v t a t

五公式：

陷阱：（加速度突变）：匀加速时最大速度限定，匀减速时最小速度限定，有去无返，往返不对称

处理思路：受力分析后作v-t图象

常例：汽车刹车，传送带上物体的运动

讨论：⑴、物体初速度为零（轻放）V0向左或向右，

⑵、V0大于V带、或是小于V、等于V，

⑶、传送带有限长或是无限长

作出相应v-t图象

恒定加速度启动a定=

F f

m

-

定

即F一定

P↑=F定v↑

即P随v的

增大而增大

当a=0时，

v达到最

大v m，此

后匀速

当P=P额时

a定=F f

m

-

定≠0，

v还要增大

F=

P

v

↓

↑

额

a=

F f

m

↑-

↓

∣→→匀加速直线运动→→→→∣→→→变加速（a↓）运动→→→→→∣→匀速运动→

恒定功率启动

速度V↑F=

P

v↑

定a=

F f

m

↓-

↓

当a=0即F=f时，

v达到最大v m

保持v m匀速∣→→→变加速直线运动→→→→→→→∣→→→→匀速直线运动→→……

四、匀变速曲线运动：平抛和类平抛，处理方式：正交分解（关键是运动时间）和动能定理

记住两个推论：㈠做平抛运动的物体，任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水平总位移的

中点。㈡：

1

tan tan

2

βα

=

五、非匀变速直线运动：突变（用图象分析）

渐变（蹦极和机车启动问题、安培力作用下杆的运动）

从A—B：匀加速a=g

从B－C：加速度减小的加速运动

C处：加速度等于0，kx=mg，速度最大

从C－D：加速度增大的减速运动

D处：速度为0，加速度最大，且加速度a>g

此后原路返回，a和v如何变化？

全过程能量如何变化？

汽车的启动问题:具体变化过程可用如下示意图表示．关键是发动机的功率是否达到额定功率，

(1)若额定功率下起动,则一定是变加速运动,因为牵引力随速度的增大而减小．求解时不能用匀变速运动的规律来解.

(2)特别注意匀加速起动时,牵引力恒定．当功率随速度增至预定功率时的速度(匀加速结束时的速度)，并不是车行的最大速度．此后，车仍要在额定功率下做加速度减小的加速运动(这阶段类同于额定功率起动)直至a=0时速度达到最大．

安培力作用下杆的运动

分析三种情况：1、双轨单杆接电阻时

㈠ 杆受恒力（重力，下滑力等），静止出发——存收尾速度 ㈡杆给定初速度v 0（讨论v 0为0时，较大时，较小时） ㈢外力控制下杆匀速、匀加速

2、电阻换电容

3、电阻换电源，杆恰静止时

六、匀速圆周运动：圆锥摆、天体运动、氢原子模型、带电粒子在磁场中的运动 火车转弯模型：

设火车弯道处内外轨高度差为h ，内外轨间距L ，转弯半径R 。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力F 合提供向心力。

为转弯时规定速度）（得由合002

0sin tan v L

Rgh v R v m L h

mg mg mg F ===≈=θθR g v ⨯=θtan 0

(是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件)

①当火车行驶速率V 等于V 0时，F 合=F 向，内外轨道对轮缘都没有侧压力 ②当火车行驶V 大于V 0时，F 合F 向，内轨道对轮缘有侧压力，

即当火车转弯时行驶速率不等于V 0时，其向心力的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节，但调节程度不宜过大，以免损坏轨道。火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现 天体运动 天上的星：

记住：轨道半径r 越大，则

地上的物：不考虑自转： 考虑自转： 双星 中子星

氢原子模型