好好学习,天天向上,物理好资源网(原物理ok网)欢迎您!
当前位置: > > 高中物理 > > 综合与其它 > 内容页

高中物理制动问题怎么解?3步搞定力学模型

2026-04-21 21:26:38综合与其它0

先要弄明白,高中物理力学究竟存在着哪些不同的种类呢,其种类在高中物理范畴里,是有着一定界定和区分的,是需要去清晰认知的,是对于整个在高中物理知识的力学板块而言,有着重要意义的,是关乎力学知识体系构建的,是与后续学习内容紧密关联的,可不是能轻易忽视的。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中阶段的力学,主要被划分成三大板块,它们按照一定顺序,一层一层地递进发展,进而构建成了完整的力学知识体系。QPp物理好资源网(原物理ok网)

静力学,是对物体在呈现静止状态,或是处于匀速直线运动状态之际,所经受的力的规律予以探究的学科,其核心要点为“平衡”,举例来说,像处于斜面上保持静止状态的木块,还有呈现悬挂状态的吊灯,这些均归属于静力学所开展研究的范畴之内,而论及这部分内容,受力分析以及力的合成与分解,乃是其中最为关键的技能。QPp物理好资源网(原物理ok网)

运动学,它不涉及力的本质这一方面,仅仅是去研究物体运动所呈现出的规律,重点所在是速度、加速度与位移相互之间的关系,从不复杂的匀速直线运动开始,一直到较为复杂的平抛运动、圆周运动,这些都得运用运动学公式来进行描述。QPp物理好资源网(原物理ok网)

关于动力学,它是连接“力”与“运动”的桥梁,其核心为牛顿三大运动定律,它所解决的是“力怎样改变物体运动状态”的问题,就像刹车时人为何会前倾,火箭为何能够升空,这些在动力学当中都能够找到答案。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

二、核心模型:高考常考的8种力学模型,个个都是“得分点”QPp物理好资源网(原物理ok网)

1. 连接体模型:整体法与隔离法的“主战场”QPp物理好资源网(原物理ok网)

模型的本质在于,存在两个物体或者更多物体,它们借助轻绳连接,或者依靠轻杆连接,又或者通过轻弹簧连接,然后共同进行运动,亦或是存在相对运动,举例来说,有叠放在一块儿的滑块,以及用绳子拴起来的两个小球。QPp物理好资源网(原物理ok网)

核心规律:QPp物理好资源网(原物理ok网)

整体法是这样一种方法,当各物体加速度相同时,要把连接体看成一个整体,接着去分析整体的受力情况,还要去分析整体的加速度情况,这种方法适合于求整体的加速度或者是求整体所受的外力。QPp物理好资源网(原物理ok网)

一种方法叫隔离法,当要去求物体之间的内力,像是绳子所具有的拉力、弹簧所产生的弹力这类情况的时候,把某一个物体单独分离出来,对其受力状况展开分析。其解题步骤是,首先判断各个物体的加速度是不是一样的,要是相同的话,那就先运用整体法来求出加速度,接着再运用隔离法去求内力;要是不同的话,那就直接把每个物体都隔离开来,分别列出牛顿第二定律方程了。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

有这样一道高考真题,是2023全国甲卷的,它呈现出这样的情况,如图所示,存在两个滑块,分别是A和B,它们的质量是不一样的,其中滑块A的质量为m₁等于1kg,滑块B的质量为m₂等于2kg,这两个滑块是通过轻绳连接在一起的,然后放置在了水平面上,并且水平面与滑块之间存在动摩擦因数,这个动摩擦因数μ的值为0.1,接下来,出现了用水平拉力F去拉滑块A的情况,这个水平拉力F的大小为6N,最后要解决的问题是求绳子的拉力T。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

来进行解析,首先要运用整体法,整体所受到的合力F合等于F减去μ乘以(m₁加上m₂)再乘以g,也就是6减去0.1乘以3乘以10,结果等于3N(牛,力的单位),整体的加速度a等于F合除以(m₁加上m₂),即3除以3,得出加速度为1m/s²(米每二次方秒,加速度单位)。接着要隔离B,B的合力是由绳子的拉力以及摩擦力来提供的,其表达式是T减去μm₂g等于m₂a,把相应的数据代入进去,得到T等于0.1乘以2乘以10再加上2乘以1,最后的结果是4N(牛)。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的要点在于,将轻绳、轻杆与轻弹簧的弹力特性相互混淆,其中轻绳以及轻杆的弹力能够在瞬间发生突变,然而轻弹簧的弹力却不可以突变,当剪断弹簧的那一瞬间,其弹力并不会马上消失。QPp物理好资源网(原物理ok网)

2. 斜面模型:受力分析的“入门训练场”QPp物理好资源网(原物理ok网)

物体于斜面上呈现出静止状态,物体于斜面上出现滑动情形,物体于斜面上产生变速运动,这些便是模型本质,它属于静力学与动力学的结合体。QPp物理好资源网(原物理ok网)

关键核心规律是,处于斜面上的物体,其重力一般会被分解,分解为沿着斜面向下方的分力mgsinθ,以及垂直于斜面的分力mgcosθ。物体所呈现的运动状态取决于斜面的倾角θ,还有动摩擦因数μ:QPp物理好资源网(原物理ok网)

当μ=tanθ时,物体匀速下滑或静止;QPp物理好资源网(原物理ok网)

当μQPp物理好资源网(原物理ok网)

当μ>tanθ时,物体静止在斜面上。QPp物理好资源网(原物理ok网)

首先,要对物体展开受力方面的分析高中物理制动问题,分析重力、支持力以及摩擦力,其中摩擦力需要依据运动状态来判定究竟是静摩擦还是滑动摩擦,之后去构建直角坐标系,一般是沿着斜面以及跟斜面垂直的方向,接着把力分解投射到坐标轴上,最后列出平衡方程或者牛顿第二定律方程。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

有一个物块,它以初速度v₀朝斜面底端沿斜面向上进行运动,这个斜面的倾角是30°,物块与斜面之间的动摩擦因数μ等于√3/6,现在要求出物块上滑能够达到的最大距离。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

我们来进行这样的分析,当物块处于上滑状态时,其沿着斜面这个方向的合力呈现为°加上μ°这种情况,依据牛顿第二定律,加速度a等于(°加上μ°)除以m,也就等于g乘以(1/ 2加上(√3 / 6)乘以(√3 / 2))的结果,经过计算得到g乘以(1/ 2加上1/ 4 ,最终得出加速度等于3g / 4 ,并且这个加速度的方向是沿着斜面向下。再根据运动学公式v₀²等于2ax ,通过由此进行推导,得出x等于v₀²除以(2a) ,也就是等于2v₀²除以(3g)。QPp物理好资源网(原物理ok网)

存在这样一个易错的重点:有人会错误地认为,物体对于斜面所产生的压力必然等同于重力沿着斜面向下的分力mgcosθ,然而只有当满足斜面处于静止状态,并且物体不存在除了重力之外其他垂直于斜面方向的力的这种特定情况时,上述等式才能够成立;要是斜面存在加速度,那么物体对斜面的压力就会发生相应的变化。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

3. 轻绳、轻杆圆周运动模型:临界状态是关键QPp物理好资源网(原物理ok网)

模型的本质在于,小球于轻绳或者轻杆的约束状况之下,进行圆周运动,着重针对最高点以及最低点的受力情形与速度展开分析。核心规律是。QPp物理好资源网(原物理ok网)

提及轻绳模型,绳子仅能够提供拉力,小球于最高点时的最小速度是√(gR),此情形下绳子拉力为0,仅有重力来提供向心力,在最低点的时候,绳子拉力以及重力的合力去提供向心力,T减去mg等于mv²除以R。QPp物理好资源网(原物理ok网)

轻杆模型,杆能够提供拉力,还能够提供支持力,小球在最高点的时候,其最小速度是0,这个时候杆的支持力等同于重力高中物理制动问题,当速度为v√(gR)时,杆会提供拉力。QPp物理好资源网(原物理ok网)

解题之举步流程为:率先去敲定圆周运动所对应的圆心以及半径,接着剖析最高点或者最低点上的受力情形以找出向心力源头,随后列出向心力公式也就是F合等于mv²除以R来予以求解。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

用长度是L的轻质杆系着质量为m的小球,于竖直平面里做圆周运动,求小球处于最高点时的速度v₁以及处于最低点时的速度v₂二者之间的关系,此过程忽略空气阻力。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

解析:从处于最高之处抵达最低之地,机械能保持守恒状态,重力乘以两倍长度加上二分之一质量与速度一平方的乘积等于二分之一质量与速度二平方的乘积,经过整理得出速度二的平方等于速度一的平方加上四倍重力加速度与长度的乘积。要是属于轻绳模式,在最高点速度一大于或等于根号下重力加速度与长度的乘积,而对于轻杆模式速度一能够为零,这种情况下速度二等于根号下四倍重力加速度与长度的乘积。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的点在于,这一点是,致使出现计算错误的原因是,将轻杆模型中最高点的最小速度错误地当作成了符合 gR 开平方后的数值,而出现这种错误是因为,混淆了轻绳和轻杆的那个临界速度。QPp物理好资源网(原物理ok网)

4. 超重失重模型:加速度方向决定“体重”变化QPp物理好资源网(原物理ok网)

物体在竖直的方向之上存在着加速度之时,表明对支持物所产生的压力,或者,指向对悬挂物所形成的拉力,这并非等同于重力的现象,此为该模型的本质。核心规律。QPp物理好资源网(原物理ok网)

超重的情况是,加速度的方向是向上的,这包括加速上升以及减速下降这两种情形,在这种时候,支持力N等于m(g加a),看上去“体重”是有所增加的。QPp物理好资源网(原物理ok网)

下面具体说明失重现象,加速度的方向为向下,存在两种情况,一是加速下降,二是减速上升,在这种情形下,支持力N等于m乘以(g减去a),看上去“体重”出现了减少的状况。QPp物理好资源网(原物理ok网)

物体呈现完全失重状态时,其加速度的方向朝着下方,并且加速度的大小a等于重力加速度g,在这种情形下面,支持力N的值为0,就像自由下落的电梯那样。本题目具体的解题步骤是,首先要判断出物体加速度的方向,从而确定物体到底是处于超重状态还是失重状态,接着依据牛顿第二定律来列出方程,以便求解出支持力或者拉力。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

某同学站于电梯内的体重计之上,电梯由静止始向上加速,其加速度为a等于2m/s²,该同学质量是m等于50kg,而求体重计的示数。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

剖析:电梯加快向上攀升的过程当中,同学处于超重的这种状态,体重计所显示的数值等同于支持力N。依据牛顿第二定律,得出N减去mg等于ma,进而得出N等于m乘以(g加上a),也就是50乘以(10加上2)等于600N,所以体重计所显示的数值是600N。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的要点在于,误认成当处于超重状态的时候,物体的重力会增加,而在失重状态时,重力会减少,可实际上重力自始至终都是保持不变的,发生改变的,则是支持力,或者是拉力。QPp物理好资源网(原物理ok网)

5. 平抛运动模型:运动的合成与分解的“经典应用”QPp物理好资源网(原物理ok网)

模型本质是,物体以一定的初速度水平抛出,它只受重力作用,这是一种匀变速曲线运动,此运动可分解为,水平方向的匀速直线运动,以及竖直方向的自由落体运动。 核心规律:QPp物理好资源网(原物理ok网)

水平方向:x=v₀t,vₓ=v₀;QPp物理好资源网(原物理ok网)

竖直方向:y=1/2gt²,vᵧ=gt;QPp物理好资源网(原物理ok网)

合速度为:v等于根号下v₀平方加上g平方t平方,其方向与水平方向夹角θ满足tanθ等于vᵧ与v₀的比值,也就是gt与v₀的比值。解题步骤为:把平抛运动分解成水平和竖直两个方向,分别运用匀速直线运动和自由落体运动的公式进行分析,再结合几何关系来求解。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

给你一道高考真题(2024全国卷):从高度为h等于20米的楼顶朝着水平方向抛出一个小球,其初速度v₀是10米每秒,要求计算出小球落地的时候水平的位移以及速度的大小。QPp物理好资源网(原物理ok网)

将其解析为,在竖直方向上,依据h等于二分之一gt平方,从而得出t等于根号下二h除以g,也就是根号下四十除以十,结果为二秒;在水平方向的位移x等于初速度v₀乘以t,也就是十乘二,等于二十米;在竖直方向的速度vᵧ等于gt,结果是二十米每秒;合速度v等于根号下十的平方加上二十的平方,即根号下五百,等于十根号五,约等于二十二点三六米每秒。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的点在于,忘掉平抛运动属于匀变速曲线运动,其加速度始终是g,方向朝着竖直向下;又或者在分解速度之际,把合速度与分速度之间的关系搞混了。QPp物理好资源网(原物理ok网)

6. 滑块-滑板模型:相对运动与摩擦力的“综合考验”QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

这一模型的本质在于,滑块于滑板之上进行滑动这件事,其中涵盖了静摩擦力、滑动摩擦力的判断,以及相对运动的分析,它可是高考里的难点之一。其核心规律是,首先要对滑块和滑板之间的摩擦力类型作出判断,接着再去剖析两者的加速度,当两者加速度处于相同状态时,它们会一同运动 ;而当加速度不同时,就会发生相对滑动。QPp物理好资源网(原物理ok网)

解题步骤:QPp物理好资源网(原物理ok网)

假设滑块和滑板之间无相对滑动,用整体法求共同加速度;QPp物理好资源网(原物理ok网)

依据计算滑块所需静摩擦力的公式f=ma来进行计算,要是f小于或等于最大静摩擦力fₘ,那么假设就会成立,进而一起运动,要是f大于fₘ,那么两者就会相对滑动,接着分别针对滑块以及滑板进行受力分析,然后列出牛顿第二定律方程。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

滑块质量是1kg,滑板质量为2kg,滑板原本静止于水平面上,滑块以6m/s的初速度滑上滑板,滑块与滑板间动摩擦因数是0.2,滑板与地面间动摩擦因数为0.1,要去求滑块以及滑板的加速度。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

首先,解析一下,当滑块滑上滑板之后,滑块经受着向左的滑动摩擦力,其大小为f₁,f₁等于μ₁mg,那就是0.2乘以1乘以10,结果是2N,滑块的加速度a₁为f₁除以m,也就是2除以1,等于2m/s²,其方向是向左的;滑板呢,受到滑块向右的摩擦力f₁',f₁'的大小是2N,同时还受到地面向左的摩擦力f₂,f₂等于μ₂(M + m)g,即0.1乘以3乘以10,等于3N,由于f₁'。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的要点在于,忽视滑板跟地面之间存在的摩擦力,又或者,对滑块以及滑板是否出现相对滑动作出错误的判断。QPp物理好资源网(原物理ok网)

7. 弹簧模型:弹力的“渐变”与“突变”QPp物理好资源网(原物理ok网)

本质方面要点:弹簧具备这样的特性,其弹力会依照形变量来产生变化,并且这种变化并非能够在瞬间就发生突变,这里面涉及到平衡、加速度、机械能守恒等诸多知识点。核心规律方面:弹簧弹力与形变量之间遵循F=kx这样的关系,也就是胡克定律,当形变量x出现变化的时候,弹力会逐步地产生变化;而在剪断弹簧的那一瞬间,弹力会即刻消失,不过轻绳、轻杆的弹力却会在瞬间发生突变。QPp物理好资源网(原物理ok网)

解题的步骤是,去分析弹簧的形变量,进而确定弹力的大小,再结合平衡条件或者牛顿第二定律来进行求解;当涉及到能量问题时,则要用机械能守恒定律(前提是只有重力和弹簧弹力做功时)。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

有一个质量是m的小球,它是用轻绳拴着的状态,被挂在弹簧的下端,而弹簧的上端是固定着的,在静止的时候弹簧伸长的量是x₀ ,现在用手对小球进行下拉操作,使得弹簧又伸长了x2之后再释放,要去求小球的最大加速度。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

解析:处于静止状态的时候,物体所受重力mg与弹簧弹力kx₀是相等的。在释放的那一瞬间,弹簧的弹力F变为k(x₀ + x) ,合力F合等于弹簧弹力F减去物体重力mg也就是kx ,依据牛顿第二定律,加速度a等于合力F合除以质量m即kx/m ,又由于弹簧劲度系数k等于物体重力mg除以弹簧形变量x₀ ,所以加速度a等于gx/x₀。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的要点在于,觉得在剪断弹簧的那一瞬间,弹力依旧是存在的,然而实际上,弹簧的弹力不能发生突变,这所指的是其形变量无法在瞬间出现变化,当剪断之后,弹簧会恢复到原来的长度,此时弹力也就消失了。QPp物理好资源网(原物理ok网)

8. 传送带模型:摩擦力的“动态变化”QPp物理好资源网(原物理ok网)

物体于传送带上进行运动,摩擦力的方向以及大小,会跟着物体同传送带的相对运动状态产生变化,其中涵盖匀加速、匀速、匀减速等好多运动过程,此乃模型的本质。QPp物理好资源网(原物理ok网)

核心规律:QPp物理好资源网(原物理ok网)

1.当物体的速度比传送带的速度小的时候,物体经受向前而行的滑动摩擦力,进而做匀加速的运动。QPp物理好资源网(原物理ok网)

2.当物体的速度等同于传送带的速度之际,要是传送带处于匀速的状态,那么物体是不会受到摩擦力的作用的,而是会一同做匀速运动;要是传送带是变速的,那么物体则有可能会继续加速或者减速。QPp物理好资源网(原物理ok网)

在解题时,首先要对物体刚放上传送带那一刻的受力情况展开分析,依据此来明确加速度,接着去计算物体经过加速至与传送带速度相等时所需要的时间以及位移,最后还要判断在这之后物体的运动状态。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

一条传送带,它以v等于2m每秒的速度,朝着右边匀速运动着,有一个质量m是0.5kg的物体,被无初速度地放置在了此传送带上,物体与传送带之间的动摩擦因数μ为0.2,传送带的长度L是5m,要去求物体从左端到达右端所需要的时间。QPp物理好资源网(原物理ok网)

高中物理制动问题QPp物理好资源网(原物理ok网)

先说说,物体刚放上传送带的那个时刻,它受到方向朝右的滑动摩擦力f ,这个滑动摩擦力的值是μmg ,具体计算为0.2×0.5×10 ,结果等于1N ,基于此物体产生的加速度a 是f 除以m贝语网校,得出来是2m/s²。然后呢,物体加速到跟传送带速度相等所需要的时间t₁ ,通过v 除以a 来计算,也就是2除以2 ,得出是1s ,这个过程中物体的位移x₁ ,根据1/2at₁²去算,就是1/2×2×1 ,答案是1m。之后物体就和传送带一块儿做匀速运动了,这时位移x₂ ,等于L 减去x₁ ,也就是4减去1 ,得出是4m ,所用时间t₂ ,用x₂ 除以v 计算,即4除以2 ,结果是2s。最后总的时间t ,是t₁ 与t₂ 之和,也就是1加上2 ,得出是3s。QPp物理好资源网(原物理ok网)

容易出错的要点在于,有些人会觉得物体在传送带上一直都会受到摩擦力,可实际上,当物体的速度跟传送带的速度达到一样的时候,如果传送带是做匀速运动的话,那么物体就不会受到摩擦力了。QPp物理好资源网(原物理ok网)

三、通用解题方法:搞定力学题的“三大法宝”QPp物理好资源网(原物理ok网)

1. 受力分析:力学解题的“第一步”QPp物理好资源网(原物理ok网)

处于受力状况的剖析是构筑力学根基的关键部分,一旦出现差错,接下来的所有情况都会出错。正确的针对受力进行分析进而展开的步骤:QPp物理好资源网(原物理ok网)

确定研究对象:可以是单个物体,也可以是整体;QPp物理好资源网(原物理ok网)

依照顺序剖析力:首先是重力,此为所有物体都会受到的重力,接着是弹力,需查看研究对象与哪些物体存在接触,以及是否存在挤压情况,随后是摩擦力,要看是否拥有相对运动或者相对运动趋势,最后再去分析其他力,像电场力、磁场力这类的。QPp物理好资源网(原物理ok网)