求高中物理必修一力学模型总结 高中物理力学模型
高中物理模型总结
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模型组合讲解——等效场模型
蔡才福
〔模型概述〕
复合场是高中物理中的热点问题，常见的有重力场与电场、重力场与磁场、重力场与电磁场等等，对复合场问题的处理过程其实就是一种物理思维方法。所以在复习时我们也将此作为一种模型讲解。
〔模型讲解〕
例1. 粗细均匀的U形管内装有某种液体，开始静止在水平面上，如图1所示，已知：L=10cm，当此U形管以4m/s2的加速度水平向右运动时，求两竖直管内液面的高度差。（ ）
图1
解析：当U形管向右加速运动时，可把液体当做放在等效重力场中， 的方向是等效重力场的竖直方向，这时两边的液面应与等效重力场的水平方向平行，即与 方向垂直。
设 的方向与g的方向之间夹角为 ，则
由图可知液面与水平方向的夹角为α，所以，
例2. 如图2所示，一条长为L的细线上端固定，下端拴一个质量为m的带电小球，将它置于一方向水平向右，场强为正的匀强电场中，已知当细线离开竖直位置偏角α时，小球处于平衡状态。
图2
（1）若使细线的偏角由α增大到 ，然后将小球由静止释放。则 应为多大，才能使细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？
（2）若α角很小，那么（1）问中带电小球由静止释放在到达竖直位置需多少时间？
解析：带电小球在空间同时受到重力和电场力的作用，这两个力都是恒力，故不妨将两个力合成，并称合力为“等效重力”，“等效重力”的大小为：
，令
这里的 可称为“等效重力加速度”，方向与竖直方向成α角，如图3所示。这样一个“等效重力场”可代替原来的重力场和静电场。
图3
（1）在“等效重力场”中，观察者认为从A点由静止开始摆至B点的速度为零。根据重力场中单摆摆动的特点，可知 。
（2）若α角很小，则在等效重力场中，单摆的摆动周期为 ，从A→B的时间为单摆做简谐运动的半周期。
即 。
思考：若将小球向左上方提起，使摆线呈水平状态，然后由静止释放，则小球下摆过程中在哪一点的速率最大？最大速率为多大？它摆向右侧时最大偏角为多大？
点评：本题由于引入了“等效重力场”的概念，就把重力场和电场两个场相复合的问题简化为只有一个场的问题。从而将重力场中的相关规律有效地迁移过来。值得指出的是，由于重力场和电场都是匀强场，即电荷在空间各处受到的重力及电场力都是恒力，所以，上述等效是允许且具有意义的，如果电场不是匀强电场或换成匀强磁场，则不能进行如上的等效变换，这也是应该引起注意的。
巩固小结：通过以上例题的分析，带电粒子在电场中的运动问题，实质是力学问题，其解题的一般步骤仍然为：确定研究对象；进行受力分析（注意重力是否能忽略）；根据粒子的运动情况，运用牛顿运动定律、动能定理或能量关系、动量定理与动量守恒定律列出方程式求解。
〔模型要点〕
物体仅在重力场中运动是最简单，也是学生最为熟悉的运动类型，但是物体在复合场中的运动又是我们在综合性试题中经常遇到的问题，如果我们能化“复合场”为“重力场”，不仅能起到“柳暗花明”的效果，同时也是一种思想的体现。如何实现这一思想方法呢？
如物体在恒力场中，我们可以先求出合力F，在根据 求出等效场的加速度。将物体的运动转化为落体、抛体或圆周运动等，然后根据物体的运动情景采用对应的规律。
〔误区点拨〕
在应用公式时要注意g与 的区别；对于竖直面内的圆周运动模型，则要从受力情形出发，分清“地理最高点”和“物理最高点”，弄清有几个场力；竖直面内若作匀速圆周运动，则必须根据作匀速圆周运动的条件，找出隐含条件；同时还要注意线轨类问题的约束条件。
〔模型演练〕
质量为m，电量为+q的小球以初速度 以与水平方向成θ角射出，如图4所示，如果在某方向加上一定大小的匀强电场后，能保证小球仍沿 方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小值，加了这个电场后，经多长时间速度变为零？
图4
答案：由题知小球在重力和电场力作用下沿 方向做直线运动，可知垂直 方向上合外力为零，或者用力的分解或力的合成方法，重力与电场力的合力沿 所在直线。
建如图5所示坐标系，设场强E与 成 角，则受力如图：
图5
由牛顿第二定律可得：
0 ①
②
由①式得： ③
由③式得： 时，E最小为
其方向与 垂直斜向上，将 代入②式可得
即在场强最小时，小球沿 做加速度为 的匀减速直线运动，设运动时间为t时速度为0，则：
，可得：
www.ehappystudy/html/5/41/109/229/2007/7/zl369417554927700222971-0.htm
高中物理常见模型种类归纳，越详细越好
⒈"质心"模型:质心(多种体育运动).集中典型运动规律.力能角度.
⒉"绳件.弹簧.杆件"三件模型:三件的异同点,直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题.
⒊"挂件"模型:平衡问题.死结与活结问题,采用正交分解法,图解法,三角形法则和极值法.
⒋"追碰"模型:运动规律.碰撞规律.临界问题.数学法(函数极值法.图像法等)和物理方法(参照物变换法.守恒法)等.
⒌"运动关联"模型:一物体运动的同时性.独立性.等效性.多物体参与的独立性和时空联系.
⒍"皮带"模型:摩擦力.牛顿运动定律.功能及摩擦生热等问题.
⒎"斜面"模型:运动规律.三大定律.数理问题.
⒏"平抛"模型:运动的合成与分解.牛顿运动定律.动能定理(类平抛运动).
⒐"行星"模型:向心力(各种力).相关物理量.功能问题.数理问题(圆心.半径.临界问题).
⒑"全过程"模型:匀变速运动的整体性.保守力与耗散力.动量守恒定律.动能定理.全过程整体法.
⒒"人船"模型:动量守恒定律.能量守恒定律.数理问题.
⒓"子弹打木块"模型:三大定律.摩擦生热.临界问题.数理问题.
⒔"爆炸"模型:动量守恒定律.能量守恒定律.
⒕"单摆"模型:简谐运动.圆周运动中的力和能问题.对称法.图象法.
⒖"限流与分压器"模型:电路设计.串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律.电能.电功率.实际应用.
⒗"电路的动态变化"模型:闭合电路的欧姆定律.判断方法和变压器的三个制约问题.
⒘"磁流发电机"模型:平衡与偏转.力和能问题.
⒙"回旋加速器"模型:加速模型(力能规律).回旋模型(圆周运动).数理问题.
⒚"对称"模型:简谐运动(波动).电场.磁场.光学问题中的对称性.多解性.对称性.
⒛电磁场中的单杆模型:棒与电阻.棒与电容.棒与电感.棒与弹簧组合.平面导轨.竖直导轨等,处理角度为力电角度.电学角度.力能角度.
21.电磁场中的"双电源"模型:顺接与反接.力学中的三大定律.闭合电路的欧姆定律.电磁感应定律.
22.交流电有效值相关模型:图像法.焦耳定律.闭合电路的欧姆定律.能量问题.
23."能级"模型:能级图.跃迁规律.光电效应等光的本质综合问题.
24.远距离输电升压降压的变压器模型.
高一物理必修一知识点总结
物理必修1知识点
第一章 运动的描述
一、 基本概念
1、 质点
2、 参考系
3、 坐标系
4、 时刻和时间间隔
5、 路程：物体运动轨迹的长度
6、 位移：表示物体位置的变动。可用从起点到末点的有向线段来表示，是矢量。 位移的大小小于或等于路程。
7、 速度：
物理意义：表示物体位置变化的快慢程度。
分类 平均速度： 方向与位移方向相同
瞬时速度：
与速率的区别和联系 速度是矢量，而速率是标量
平均速度=位移/时间，平均速率=路程/时间
瞬时速度的大小等于瞬时速率
8、 加速度
物理意义：表示物体速度变化的快慢程度
定义： （即等于速度的变化率）
方向：与速度变化量的方向相同，与速度的方向不确定。（或与合力的方向相同）
二、 运动图象（只研究直线运动）
1、x—t图象（即位移图象）
（1）、纵截距表示物体的初始位置。
（2）、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动，水平直线表示物体静止，曲线表示物体作变速直线运动。
（3）、斜率表示速度。斜率的绝对值表示速度的大小，斜率的正负表示速度的方向。
2、v—t图象（速度图象）
（1）、纵截距表示物体的初速度。
（2）、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动，水平直线表示物体作匀速直线运动，曲线表示物体作变加速直线运动（加速度大小发生变化）。
（3）、纵坐标表示速度。纵坐标的绝对值表示速度的大小，纵坐标的正负表示速度的方向。
（4）、斜率表示加速度。斜率的绝对值表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。
（5）、面积表示位移。横轴上方的面积表示正位移，横轴下方的面积表示负位移。
三、实验：用打点计时器测速度
1、两种打点即使器的异同点
2、纸带分析；
（1）、从纸带上可直接判断时间间隔，用刻度尺可以测量位移。
（2）、可计算出经过某点的瞬时速度
（3）、可计算出加速度
第二章 匀变速直线运动的研究
一、 基本关系式v=v0+at
x=v0t+1/2at2
v2-vo2=2ax
v=x/t=(v0+v)/2
二、 推论
1、 vt/2=v=(v0+v)/2
2、vx/2=
3、△x=at2 ｛ xm-xn=(m-n)at2 ｝
4、初速度为零的匀变速直线运动的比例式
应用基本关系式和推论时注意：
（1）、确定研究对象在哪个运动过程，并根据题意画出示意图。
（2）、求解运动学问题时一般都有多种解法，并探求最佳解法。
三、两种运动特例
（1）、自由落体运动：v0=0 a=g v=gt h=1/2gt2 v2=2gh
(2)、竖直上抛运动；v0=0 a=-g
四、关于追及与相遇问题
1、寻找三个关系：时间关系，速度关系，位移关系。两物体速度相等是两物体有最大或最小距离的临界条件。
2、处理方法：物理法，数学法，图象法。
五、理解伽俐略科学研究过程的基本要素。
第三章 相互作用
一、 三种常见的力
1、 重力：由于地球对物体的吸引而产生的。大小：G=mg，方向：竖直向下，
作用点：重心（重力的等效作用点）
2、弹力
（1）、形变、弹性形变、定义等。
（2）、产生条件：
（3）、拉力、支持力、压力。（按照力的作用效果来命名的）
（4）、弹簧的弹力的大小和方向，胡克定律F=kx
(5)、可用假设法来判断是否存在弹力。
3、摩擦力
（1）、静摩擦力： ①、产生条件 ②、方向判断
③、大小要用“力的平衡”或“牛顿运动定律”来解。
（2）滑动摩擦力：①、产生条件 ②、方向判断
③、大小：f=uN。也可用“力的平衡”或“牛顿运动定律”来解。
（3）、可用假设法来判断是否存在摩擦力。
二、力的合成
1、定义；由分力求合力的过程。
2、合成法则：平行四边形定则或三角形定则。
3、求合力的方法
①、作图法（用刻度尺和量角器） ②、计算法（通常是利用直角三角形）
2、 合力与分力的大小关系
三、力的分解
1、 分解法则：平行四边形定则或三角形定则、
2、 分解原则：按照实际作用效果分解（即已知两分力的方向）
3、 把一个已知力分解为两个分力
①、 已知两个分力的方向，求两个分力的大小。（解是唯一的）
②、 已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向，（解是唯一的）
（注意：通过作平行四边形或三角形判断）
4、 合力和分力是“等效替代”的关系。
三、 实验：探究求合力的方法（或“验证平行四边形定则”）
第四章 牛顿运动定律
一、 牛顿第一定律
1、 内容：（揭示物体不受力或合力为零的情形）
2、 两个概念：①、力
②、惯性：（一切物体都具有惯性，质量是惯性大小的唯一量）
二、牛顿第二定律
1、内容：（不能从纯数学的角度表述）
2、公式：F合=ma
3、理解牛顿第二定律的要点：
①、式中F是物体所受的一切外力的合力。②、矢量性 ③、瞬时性
④、独立性 ⑤、相对性
三、牛顿第三定律
作用力和反作用力的概念
1、 内容
2、 作用力和反作用力的特点：①等值、反向、共线、异点 ②瞬时对应 ③性质相同
④各自产生其作用效果
3、 一对相互作用力与一对平衡力的异同点
四、 力学单位制
1、 力学基本物理量：长度（l） 质量（m） 时间（t）
力学基本单位： 米（m） 千克（kg） 秒（s）
2、 应用：用单位判断结果表达式，能肯定错误（但不能肯定正确）
五、 动力学的两类问题。
1、已知物体的受力情况，求物体的运动情况（v0 v t x ）
2、已知物体的运动情况，求物体的受力情况（ F合 或某个分力）
3、应用牛顿第二定律解决问题的一般思路
（1）明确研究对象。
（2）对研究对象进行受力情况分析，画出受力示意图。
（3）建立直角坐标系，以初速度的方向或运动方向为正方向，与正方向相同的力为正，与正方向相反的力为负。在Y轴和X轴分别列牛顿第二定律的方程。
（4）解方程时，所有物理量都应统一单位，一般统一为国际单位。
4、分析两类问题的基本方法
（1）抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度。
（2）分析流程图
六、 平衡状态、平衡条件、推论
1、 处理方法：解三角形法（合成法、分解法、相似三角形法、封闭三角形法）和正交分解法
2、 若物体受三力平衡，封闭三角形法最简捷。若物体受四力或四力以上平衡，用正交分解法
七、 超重和失重
1、 超重现象和失重现象
2、 超重指加速度向上（加速上升和减速下降），超了ma；失重指加速度向下（加速下降和减速上升），失ma。
高中物理机械能守恒、动能守恒、动量守恒的常见物理模型？
机械能守恒：在没有生热的情况下机械能守恒。模型：自由落体、平抛
动能守恒：这个很少用。动能没有转化成其他形式的能就是动能守恒。模型：两小球完全弹性碰撞
动量守恒：动量在任何时候都守恒，一般研究的是系统动量守恒。一个系统如果没受外力或外力很小可忽略不计的情况下，系统动量守恒。模型：子弹打木块