高中物理受力分析中常见模型

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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=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ< tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ)

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？

假设单B 下摆,最低点的速度V B =

R 2g ⇐mgR=2

2

1B

mv 整体下摆2mgR=mg 2R +'2

B '2A mv 2

1mv 21+

'A 'B V 2V = ⇒ '

A V =

gR 53 ； '

A '

B V 2V ==gR 25

6> V B =R 2g

E

m L

·

m 2 m 1 F B A F 1

F 2 B A F

F

m 所以AB 杆对B 做正功，AB 杆对A 做负功 若 V 0<

gR ，运动情况为先平抛，绳拉直沿绳方向的速度消失

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v 1突然消失),再v 2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：0

030sin 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==0

30sin ( 2分)

2/g a = ⑤ ( 2分)

a

图9 θ

(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

F

A C

B

L

A C

B

L