高中物理常见模型教学内容

高中物理常见模型

常见物理模型 一．滑板与滑块问题

1.如图11所示，C 是放在光滑的水平面上的一块木板，木板的质量为3m ，在木板的上面有两块质量均为m 的小木块A 和B ，它们与木板间的动摩擦因数均为μ。最初木板静止，A 、B 两木块同时以方向水平向右的初速度V 0和2V 0在木板上滑动，木板足够长， A 、B 始终未滑离木板。求：

（1）木块B 从刚开始运动到与木板C 速度刚好相等的过程中，木块B 所发生的位移； （2）木块A 在整个过程中的最小速度。

2.如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A =4kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计，可视为质点的物块B 置于A 的最右端，B 的质量m B =2kg ，现对A 施加一个水平向右的恒力F=10N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t=0.6s ，二者的速度达到v t =2m/s ，求 （1）A 开始运动时加速度a 的大小；

（2）A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小； （3）A 的上表面长度l ．

3.如图所示，光滑水平直轨道上放置长木板B 和滑块C ，滑块A 置于B 的左端，且A 、B 间接触面粗糙，三者质量分别为m A =1kg 、m B =2kg 、m C =23kg ．开始时 A 、B 一起以速度

v 0=10m/s 向右运动，与静止的C 发生碰撞，碰后C 向右运动，又与竖直固定挡板碰撞，并以碰前速率弹回，此后B 与C 不再发生碰撞．已知B 足够长，A 、B 、C 最终速度相等．求B 与C 碰后瞬间B 的速度大小．

C A

B

图11

V 0 2V 0

4.如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为

.使木板与重物以共同的速度

向右

运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.求: (1)木板第二次与墙碰撞前的速度;

(2)木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g.

5.如图甲所示，小车B 静止在光滑水平上，一个质量为m 的铁块A （可视为质点），以水平速度v 0＝4.0m/s 滑上小车B 的左端，然后与小车右挡板碰撞，最后恰好滑到小车的中

点，已知

3 m

M

，小车车面长L ＝1m 。设A 与挡板碰撞无机械能损失，碰撞时间可忽略不计，g 取10m/s 2

，求：

（1）A 、B 最后速度的大小；

（2）铁块A 与小车B 之间的动摩擦因数；

（3）铁块A 与小车B 的挡板相碰撞前后小车B 的速度，并在图乙坐标中画出A 、B 相对滑动过程中小车B 相对地面的速度v －t 图线。

图甲

图已

A

B

M

m

L

2.0

v /ms

-1

t /s

0.5

1.5

二．平抛与圆周运动

1.如图所示，ab为竖直平面内的半圆环acb的水平直径，c为环上最低点，环半径为R。将一个小球从a点以初速度v0沿ab方向抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力，则( )

A．当小球的初速度v0＝2gR

2

时，落到环上时的竖直分速度最大

B．当小球的初速度v0<2gR

2

时，将撞击到环上的圆弧ac段

C．当v0取适当值，小球可以垂直撞击圆环D．无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击圆环2.如图所示，斜轨道与半径为R的半圆轨道平滑连接，点A与半圆轨道最高点C等高，B 为轨道的最低点．现让小滑块(可视为质点)从A点开始以速度v0沿斜面向下运动，不计一切摩擦，关于滑块运动情况的分析，正确的是( )

A．若v0＝0，小滑块恰能通过C点，且离开C点后做自由落体运动

B．若v0＝0，小滑块恰能通过C点，且离开C点后做平抛运动

C．若v0＝gR，小滑块恰能到达C点，且离开C点后做自由落体运动

D．若v0＝gR，小滑块恰能到达C点，且离开C点后做平抛运动

3.抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动。现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力。（设重力加速度为g）

（1）若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台的P1点（如图实线所示），求P1点距O点的距离x1。

（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点（如图虚线所示），求v2的大小。

（3）若球在O点正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度。

4.如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为R，顶部有一个入口A，在A的正下方h处有一个出口B，一质量为m的小球沿切线方向的水平槽射入圆筒内，要使小球从B处飞出，小球射入入口A的速度 满足什么条件?在运动过程中球对筒的压力多大？

5.小球A用不可伸长的细绳悬于O点，在O点的正下方有一固定的钉子B，OB=d，初始时小球A与O同水平面无初速度释放，绳长为L，为使小球能绕B点做完整的圆周运动，如图所示。试求d的取值范围。

三．功能关系

1.如图所示，一物体从斜面上A点开始沿斜面向下运动，初动能为40J，经过B点时动能减少10J，机械能减少了30J，到达C点时恰好停止。如果从C点开始沿斜面向上运动，恰好到达A点停止，则它在C点时的动能为___________J。

2.如图所示，小球以大小为v0的初速度由A端向右运动，到B端时的速度减小为v B；若以同样大小的初速度由B端向左运动，到A端时的速度减小为v A。已知小球运动过程中始终未离开该粗糙轨道。比较v A、v B的大小，结论是

A．v A>v B B．v A=v B C．v A

3.下图所示的小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑，恰能到达最大高度为h的斜面顶部．A是内轨半径大于h的光滑轨道、B是内轨半径小于h的光滑轨道、C是内轨半径等于h的光滑轨道、D是长为

1

2

h的轻棒，其下端固定一个可随棒绕O点向上转动的小球．小球在底端时的初速度都为v0，则小球在以上四种情况中能到达高度h的有( )

A

B

C

D

d

L

O

m

B

C

A