物理模型的建立

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1、物理模型的建立運動學模型【模型概述】在近年的高考中對各類運動的整合度有所加強，如直線運動之間整合，曲線運動與直線運動整合等，不管如何整合，我們都可以看到共性的東西，就是圍繞著運動的同時性、獨立性而進行?！灸Ｐ突仡櫋恳弧煞N直線運動模型勻速直線運動：兩種方法（公式法與圖象法）勻變速直線運動：，幾個推論、比值、兩個中點速度和一個v-t圖象。特例1：自由落體運動為初速度為0的勻加速直線運動，a=g；機械能守恒。特例2：豎直上拋運動為有一個豎直向上的初速度v0；運動過程中只受重力作用，加速度為豎直向下的重力加速度g。特點：時間對稱（）、速率對稱（）；機械能守恒。二、兩種曲線運動模型

2、平拋運動：水平勻速、豎直方向自由落體勻速圓周運動：【模型講解】一、勻速直線運動與勻速直線運動組合例1.一路燈距地面的高度為h，身高為的人以速度v勻速行走，如圖1所示。（1）試證明人的頭頂?shù)挠白幼鲃蛩龠\動；（2）求人影的長度隨時間的變化率。圖1解法1：（1）設t=0時刻，人位于路燈的正下方O處，在時刻t，人走到S處，根據題意有OS=vt，過路燈P和人頭頂?shù)闹本€與地面的交點M為t時刻人頭頂影子的位置，如圖2所示。OM為人頭頂影子到O點的距離。圖2由幾何關系，有聯(lián)立解得因OM與時間t成正比，故人頭頂?shù)挠白幼鲃蛩龠\動。（2）由圖2可知，在時刻t，人影的長度為SM，由幾何關系，有SM

3、=OM-OS，由以上各式得可見影長SM與時間t成正比，所以影長隨時間的變化率。評點：本題由生活中的影子設景，以光的直進與人勻速運動整合立意。解題的核心是利用時空將兩種運動組合，破題的難點是如何借助示意圖將動態(tài)過程靜態(tài)化，運用幾何知識解答。二、勻速直線運動與勻速圓周運動組合例2.一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉軸平行，分別置于圓盤的上下兩側，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉動過程中，當狹縫經過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入

4、計算機，經處理后畫出相應圖線。圖4（a）為該裝置示意圖，圖4（b）為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中。（1）利用圖（b）中的數(shù)據求1s時圓盤轉動的角速度；（2）說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向；（3）求圖（b）中第三個激光信號的寬度△t3。圖4解析：（1）由圖線讀得，轉盤的轉動周期，角速度（2）激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動（理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號能通過狹縫的時間逐漸減少，即圓盤上對應探測器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動）。（3）設狹縫寬度為d，探測器接收到第

5、i個脈沖時距轉軸的距離為ri，第i個脈沖的寬度為△ti，激光器和探測器沿半徑的運動速度為v。由以上式聯(lián)立解得評點：將直線運動與圓周運動組合，在近年高考中出現(xiàn)率極高，如2000年全國高考中“激光束轉動測小車的速度”等，破題的關鍵是抓住時間、空間的關聯(lián)。三、勻加速直線運動與勻加速運動組合例3.如圖5是某種靜電分選器的原理示意圖。兩個豎直放置的平行金屬板帶有等量異號電荷，形成勻強電場，分選器漏斗的出口與兩板上端處于同一高度，到兩板距離相等?；旌显谝黄鸬腶、b兩種顆粒從漏斗出口下落時，a種顆粒帶上正電，b種顆粒帶上負電。經分選電場后，a、b兩種顆粒分別落到水平傳送帶A、B上。已知兩

6、板間距d=0.1m，板的度，電場僅局限在平行板之間；各顆粒所帶電量大小與其質量之比均為。設顆粒進入電場時的初速度為零，分選過程中顆粒大小及顆粒間的相互作用力不計。要求兩種顆粒離開電場區(qū)域時，不接觸到極板但有最大偏轉量。重力加速度g取。圖5（1）左右兩板各帶何種電荷？兩極板間的電壓多大？（2）若兩帶電平行板的下端距傳送帶A、B的高度H=0.3m，顆粒落至傳送帶時的速度大小是多少？（3）設顆粒每次與傳送帶碰撞反彈時，沿豎直方向的速度大小為碰撞前豎直方向速度大小的一半。寫出顆粒第n次碰撞反彈高度的表達式。并求出經過多少次碰撞，顆粒反彈的高度小于0.01m。解析：（1）左板帶負電荷

7、，右板帶正電荷。依題意，顆粒在平行板間的豎直方向上滿足在水平方向上滿足：兩式聯(lián)立得（2）根據動能定理，顆粒落到水平傳送帶上滿足（3）在豎直方向顆粒作自由落體運動，它第一次落到水平傳送帶上沿豎直方向的速度反彈高度根據題設條件，顆粒第n次反彈后上升的高度：當時，四、勻速圓周運動與勻速圓周運動組合例4.偵察衛(wèi)星在通過地球兩極上空的圓軌道上運行，它的運行軌道距地面高為h，要使衛(wèi)星在一天的時間內將地面上赤道各處在日照條件下的情況全部都拍攝下來，衛(wèi)星在通過赤道上空時，衛(wèi)星上的攝影像機至少應拍地面上赤道圓周的弧長是多少？設地球半