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    2022-2023年高考物理一轮复习 高中物理常见十种模型课件

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    这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 高中物理常见十种模型课件,共59页。PPT课件主要包含了只能发生微小形变,只能提供拉力,可以发生突变,一般不能发生突变,答案见解析,答案见规范解答,ABD等内容,欢迎下载使用。

    物理模型——轻杆、轻绳、轻弹簧模型
    柔软,只能发生微小形变,各处张力大小相等
    既可伸长,也可压缩,各处弹力大小相等
    不一定沿杆,可以是任意方向
    只能沿绳,指向绳收缩的方向
    一定沿弹簧轴线,与形变方向相反
    如图所示,水平轻杆的一端固定在墙上,轻绳与竖直方向的夹角为37°,小球的重力为12 N,轻绳 的拉力为10 N,水平轻弹簧的弹力为9 N,求轻杆对小球的作用力.
    [审题点睛] 轻绳的弹力方向一定沿绳收缩方向,具有唯一性,轻弹簧弹力沿弹簧轴线,方向有两种可能.固定轻杆的弹力方向,具有多种可能性.因此应分两种情况确定轻杆对小球的作用力大小和方向.
    [建模感悟] 弹簧与橡皮筋的弹力特点(1)弹簧与橡皮筋产生的弹力遵循胡克定律F=kx.(2)橡皮筋、弹簧的两端及中间各点的弹力大小相等.(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿弹簧轴线),而橡皮筋只能受拉力作用.(4)弹簧和橡皮筋中的弹力均不能突变,但当将弹簧或橡皮筋剪断时,其弹力立即消失.
    物理模型——传送带模型中的动力学问题1.模型特征一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型,如图甲、乙、丙所示.
    2.建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题.(1)水平传送带问题:求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断.根据物体与传送带的相对速度方向判断摩擦力方向.两者速度相等是摩擦力突变的临界条件.(2)倾斜传送带问题:求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况.当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变.
    (18分)如图所示,传送带与地面倾角θ=37°,从A到B长度为L=10.25 m,传送带以v0=10 m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m=0.5 kg的黑色煤块,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5.煤块在传送带上经过会留下黑色痕迹.已知sin 37°=0.6,g=10 m/s2,求:(1)煤块从A到B的时间;(2)煤块从A到B的过程中传送带上形成痕迹的长度.
    [审题点睛] (1)煤块刚放上时,判断摩擦力的 方向,计算 加速度.(2)判断煤块能否达到与传送带速度 相等,若不 能,煤 块 从A→B加速度不变,若能,则要进一步判断煤块能否相对传送带滑动.(3)达到相同速度后,若煤块不再滑 动,则匀速 运动到B点,形成的痕迹长度等于传送带和煤 块 对地的位移之差.煤块若相对传送带滑动,之后将以另一加速度运动 到B 点,形成 的痕迹与上段留下的痕迹重合,最后结果取两次痕迹长者.
    [答案] (1)1.5 s (2)5 m
    物理模型——“滑块——滑板”模型的分析1.模型特点:上、下叠放两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动.2.模型分析解此类题的基本思路:(1)分析滑块和木板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度;(2)对滑块和木板进行运动情况分析,找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.
    [审题点睛] (1)判断两者之间是否发生滑动,要比较两者之间的摩擦力与最大静摩擦力的关系,若f<fm,则不滑动,反之则发生滑动.(2)两者发生相对滑动时,两者运动的位移都是对地的,注意找位移与板长的关系.
    [规律总结] (1)滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;反向运动时,位移之和等于板长.(2)滑块是否会从滑板上掉下的临界条件是:滑块到达滑板一端时两者共速.(3)滑块不能从滑板上滑下的情况下,当两者共速时,两者受力、加速度发生突变.
    物理模型——两种运动的合成与分解实例一、小船渡河模型1.模型特点两个分运动和合运动都是匀速直线运动,其中一个分运动的速度大小、方向都不变,另一分运动的速度大小不变,研究其速度方向不同时对合运动的影响.这样的运动系统可看做小船渡河模型.
    1.(12分)河宽l=300 m,水速v2=1 m/s,船在静水中的速度v1=3 m/s,欲分别按下列要求过河时,船头应与河岸成多大角度?过河时间是多少?(1)以最短时间过河;(2)以最小位移过河;(3)到达正对岸上游100 m处.[审题点睛] (1)水流速度不影响过河时间,因此当船头垂直河岸时,过河时间最短;(2)在船速大于水速的情况下,渡河的最小位移等于河宽,要求合速度v垂直河岸即可;(3)欲到达对岸上游100 m处,应使合速度指向该点.
    [技法点拨] 求解小船渡河问题的方法求解小船渡河问题有两类:一是求最短渡河时间,二是求最短渡河位移.无论哪类都必须明确以下三点:(1)解决这类问题的关键是:正确区分 分运 动和合 运动,在船的航行方向也就是船头指向方向的运动,是分运动;船的运动也就是船的实际运动,是合运动,一般情况下与船头指向不共线.(2)运动分解的基本方法,按实 际效果 分解,一般用平行 四边形定则沿水流方向和船头指向分解.(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关,与水 流 速 度无关.
    物理模型——竖直平面内圆周运动的“轻杆、轻绳”模型1.模型特点在竖直平面内做圆周运动的物体,运动至轨道最高点时 的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道的“过山车”等),称为“轻绳模型”;二是有支 撑(如球与 杆连接、小球在弯管内运动等),称为“轻杆模型”.
    2.模型分析绳、杆模型常涉及临界问题,分析如下:
    由小球能运动即可,得v临=0
    物理模型——双星系统模型1.模型特点(1)两颗星彼此相距较近,且间距保持不变.(2)两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动.(3)两颗星绕同一圆心做圆周运动.
    2.模型分析(1)双星运动的周期和角速度相等,各以一定的速率绕某一点转动,才不至于因万有引力作用而吸在一起.(2)双星做匀速圆周运动的向心力大小相等,方向相反.(3)双星绕共同的中心做圆周运动时总是位于旋转中心的两侧,且三者在一条直线上.(4)双星轨道半径之和等于它们之间的距离.
    [总结提升] (1)解决双星问题时,应注意区分星体间 距与 轨道半径:万有引力定律中的r为两星体间距离,向心力公式中的r为所研究星球做圆周运动的轨道半径.(2)宇宙空间大量存在这样的双星系统,如地月系统就可视 为一个双星系统,只不过旋转中心没有出地壳而已,在不是 很精确的计算中,可以认为月球绕着地球的中心旋转.
    物理模型——传送带模型中的功能问题1.模型概述传送带模型典型的有水平和倾斜两种情况,涉及功能角度的问题主要有:求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等,常依据功能关系或能量守恒定律求解.
    2.传送带模型问题中的功能关系分析(1)功能关系分析:WF=ΔEk+ΔEp+Q.(2)对WF和Q的理解:①传送带的功:WF=Fx传;②产生的内能Q=Ffs相对.3.传送带模型问题的分析流程
    (16分) 如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,皮带在电动机的带动下,始终保持v0=2 m/s的速率运行,现把一质量为m=10 kg的工件(可看做质点)轻轻 放在 皮带的底端,经过时间1.9 s,工件被传送到h=1.5 m的高处,取g=10 m/s2,求:(1)工件与传送带间的动摩擦因数;(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.
    [审题点睛] (1)运动过程分析:1.9 s内工件是否一直加速?若工件先匀加速后匀速运动,所受摩擦力是否相同?(2)能量转化分析:多消耗的电能转化成了哪几种能量?各如何表示?
    [建模感悟] (1)水平传送带:共速后不受摩擦力,不再有能量转化.倾斜传送带:共速后仍有静摩擦力,仍有能量转移.(2)滑动摩擦力做功,其他能量转化为内能,静摩擦力做功,不产生内能.
    物理模型——“柱体微元”模型的应用1.模型构建:物质微粒定向移动,以速度方向为轴线从中选取一小圆柱作为研究对象,即为“柱体微元”模型.2.模型特点(1)柱体内的粒子沿轴线可认为做匀速运动.(2)柱体长度l=v·Δt(v为粒子的速度),柱体横截面积S=πr2(r为柱体半径).
    来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电 压为800 kV的直线加速器加速,形成电流强度为1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷量e=1.60×10-19 C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少?假定分布在质子源到靶之间的加 速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L 的 两 处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别 为N1和N2,则N1∶N2等于多少?
    [答案] 6.25×1015个 2∶1
    [方法总结] “柱体微元”模型主要解决类流体问题,如微观粒子的定向移动、液体流动、气体流动等问题.
    物理模型——电磁感应中的“双杆”模型1.模型分类“双杆”模型分为两类:一类是“一动一静”,甲杆静止不动,乙杆运动,其实质是单杆问题,不过要注意问题包含着一个条件:甲杆静止、受力平衡.另一种情况是两杆都在运动,对于这种情况,要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减.
    2.分析方法通过受力分析,确定运动状态,一般会有收尾状态.对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等,再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解.
    如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5 T.在区域Ⅰ中,将质量m1=0.1 kg,电阻R1=
    0.1 Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量m2=0.4 kg,电阻R2=0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10 m/s2.问:(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8 m,此过程中ab上产生的热量Q是多少.
    [审题点睛] (1)ab刚好不下滑,隐含Ffm=mgsin θ,方向沿斜面向上,ab刚要向上滑动时,隐含F安=Ffm+mgsin θ,摩擦力方向沿斜面向下.(2)由于ab中的电流变化,产生的热量要用功能关系(能量守恒)结合电路知识求解.
    [答案] (1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J
    [总结提升] 分析“双杆”模型问题时,要注意双杆之间的制约关系,即“动杆”与“被动杆”之间的关系,需要注意的是,最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键.
    物理模型——单摆模型的应用
    [审题点睛] (1)乙球在光滑圆弧内做小角度往复运动,因此可按单摆模型处理.(2)乙球从A第一次到C点用时与单摆的周期关系为t=________T.(3)乙球从A第n次到C用时表达式为____________.
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