高中物理受力分析中常见模型复习过程

高中物理受力分析中

常见模型

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α

高中物理知识归纳

----------------------------力学模型及方法

1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。

整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。

2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件）

斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定

μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面

μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ)

3．轻绳、杆模型

绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。

杆对球的作用力由运动情况决定

只有θ=arctg(g a)时才沿杆方向

最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力?

若小球带电呢？

E

m

L

·

m2

m1

F

B

A

F1 F2 B A F

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F

m

假设单B下摆,最低点的速度V B=R

2g⇐mgR=2

2

1

B

mv

整体下摆2mgR=mg

2

R

+'2B

'2

A

mv

2

1

mv

2

1

+

'

A

'

B

V

2

V=⇒'

A

V=gR

5

3

；'

A

'

B

V

2

V==gR

2

5

6

> V B=R

2g

所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功

若V0

即是有能量损失，绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能守恒。

求水平初速及最低点时绳的拉力？

换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v1突然消失),再v2下摆机械能守恒例：摆球的质量为m，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求：小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多少？

4．超重失重模型

系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y)

向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)

难点：一个物体的运动导致系统重心的运动

1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态

绳剪断后台称示数

系统重心向下加速

斜面对地面的压力?

地面对斜面摩擦力?

导致系统重心如何运动？

铁木球的运动

用同体积的水去补充

1．（15分）一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B 间由细绳连接着，它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状

a

图9

θ

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态。此情况下，B 球与环中心O 处于同一水平面上，A B 间的细绳呈伸直状态，与水平线成300夹角。已知B 球的质量为m ，求： （1）细绳对B 球的拉力和A 球的质量； （2）若剪断细绳瞬间A 球的加速度；

（3）剪断细绳后，B 球第一次过圆环最低点时对圆环的作用力 （ 15分）（1）对B 球，受力分析如图所示。

mg T =030sin mg T 2= ① ( 1分)

对A 球，受力分析如图所示。在水平方向

0030sin 30cos A N T = ② ( 1分)

在竖直方向：0030sin 30cos T g m N A A += ③ ( 2分) 由以上方程解得：m m A 2= ④ ( 1分) （2）剪断细绳瞬间，对A 球：a m g m F A A 合==030sin ( 2分)

2/g a = ⑤ ( 2分)

(3) 设B 球第一次过圆环最低点时的速度为v ，压力为N ，圆环半径为r.

则： 2

2

1mv mgr =⑥ ( 2分) r v m mg N 2=-⑦ ( 2分)

⑥⑦联解得：N ＝3mg ( 1分)

由牛顿第三定律得B 球对圆环的压力 N /＝N ＝3mg 方向竖直向下 ⑨ ( 1分)

2．（20分）如图所示，光滑水平地面上停着一辆平板车，其质量为m 2，长为L ，车右端（A 点）有一块静止的质量为m 的小金属块．金属块与车间有摩擦，与中点C 为界， AC 段与CB 段动摩擦因数不同．现给车施加一个向右的水平

恒力，使车向右运动，同时金属块在车上开始滑动，

当金属块滑到中点C 时，即撤去这个力．已知撤

去力

A C

B

L

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的瞬间，金属块的速度为0v ，车的速度为02v ，最后金属块恰停在车的左端（B 点）。如果金属块与车的AC 段间的动摩擦因数为1μ，与CB 段间的动摩擦因数为2μ，求1μ与2μ的比值．

（20分）由于金属块和车的初速度均为零，且经过相等时间加速后车速是金属块速度的2倍，则在此过程中车的加速度是金属块加速度的两倍。 金属块加速度g a 11μ= ① 则车的加速度g a 122μ= ② 在此过程中金属块位移g v s 120

12μ=

③

车的位移g

v s 12

024)2(μ=

④

由位移关系212L

s s =- ⑤ 得 gL

v 201=μ ⑥

从小金属块滑至车中点C 开始到小金属块停在车的左端的过程中，系统外力为零，动量守

恒，设向右为正方向，且最后共同速度为v v m m mv v m )2(2200+=+⨯ ⑦ 得03

5

v v =

由能量守恒有 202

0202)3

5(32121)2(2212v m mv v m L mg ⨯⨯-+⨯⨯=μ ⑧

得gL

v 322

02=μ ⑨ 由⑥⑨得23

21=μμ ⑩

A C

B

L