《2019高考物理 模型系列之對象模型 專題01 質(zhì)點(diǎn)模型學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考物理 模型系列之對象模型 專題01 質(zhì)點(diǎn)模型學(xué)案（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題01 質(zhì)點(diǎn)模型 模型界定 本模型中只針對研究對象為質(zhì)點(diǎn)的問題或需要通過從對象中提取或簡化而使問題獲得解決的方法 模型破解 1.質(zhì)點(diǎn)---理想模型 　理想模型是為了便于研究而建立的一種高度抽象的理想客體．實(shí)際的物體都是具有多種屬性的，例如固體具有一定的形狀、體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有一定的質(zhì)量等．但是，當(dāng)我們針對某種目的，從某種角度對某一物體進(jìn)行研究時(shí)，有許多對研究問題沒有直接關(guān)系的屬性和作用卻可以忽略不計(jì)． 對于具有一定質(zhì)量的物體，我們假設(shè)其質(zhì)量集中在物體的質(zhì)量中心，便抽象出質(zhì)點(diǎn)模型． 2.實(shí)際物體可以抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件 (i)物體的大小和形狀對研究問題的影響很小，可以忽略

2、，這時(shí)即使實(shí)際尺寸很大的物體如星球也可當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，但并不是實(shí)際尺寸小就一定可以看作質(zhì)點(diǎn)，如在研究地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的萬有引力時(shí)可將物體看作是質(zhì)點(diǎn),再如乒乓球雖然小，在研究它的旋轉(zhuǎn)對運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，卻不能看成質(zhì)點(diǎn)。 (ii)物體上的各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況都相同的，所以研究它上面某一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可以代替整體運(yùn)動(dòng)情況，這種情況下物體也可當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，不過是取該物體上的一點(diǎn)來研究，并不一定是不計(jì)物體大小，如火車過橋。 (iii)轉(zhuǎn)動(dòng)的物體只要不要研究它的轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以看成質(zhì)點(diǎn)。例如一個(gè)乒乓球運(yùn)動(dòng)員發(fā)出一個(gè)弧圈球，如果另一個(gè)運(yùn)動(dòng)員要確定回球時(shí)拍子觸球位置就不能把乒乓球看成質(zhì)點(diǎn)，但是如果研究它在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間仍可以把它

3、質(zhì)點(diǎn)。 當(dāng)研究物體的轉(zhuǎn)動(dòng)和變形運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然不能將物體整體簡化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，但是，質(zhì)點(diǎn)模型仍可發(fā)揮作用.例如，我們可將整個(gè)物體分割成許多微小部分，小到每一部分的轉(zhuǎn)動(dòng)和變形運(yùn)動(dòng)都可以忽略，因此，這一微小部分可視為質(zhì)點(diǎn).這樣，物體就可以當(dāng)作許多質(zhì)點(diǎn)的集合體處理.這種做法的實(shí)質(zhì)就是將復(fù)雜的事物分解成為若干個(gè)比較簡單的事物. 3.非質(zhì)點(diǎn)問題中質(zhì)點(diǎn)模型的建立 (i). 提取質(zhì)點(diǎn) 若物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況相同，則可在物體上適當(dāng)位置取一質(zhì)點(diǎn)，將物體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。 例1. 某人站在高樓頂拿住細(xì)桿的上端使之與樓頂同高，讓桿自然懸垂，使桿從靜止釋放自由下落，某層樓內(nèi)有一個(gè)人在室內(nèi)用攝像機(jī)恰巧攝下了

4、細(xì)桿通過窗口的過程，并從錄像中發(fā)現(xiàn)細(xì)桿出現(xiàn)在窗口的時(shí)間t＝1s，若該窗口高度，窗口上沿到樓頂距離，試問桿的長度L為多少？ 【答案】13m (ii). 置換質(zhì)點(diǎn) 若物體不能看作質(zhì)點(diǎn),但作為參考系的靜止物體可看作質(zhì)點(diǎn)時(shí),可通過轉(zhuǎn)換參考系將問題轉(zhuǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng). 例2. 一輛汽車勻加速通過路邊一線桿,若車頭通過線桿時(shí)的速度為V1=1m/s,車尾通過線桿時(shí)的速度為v2=7m/s,則車身中點(diǎn)通過線桿時(shí)的速度為 . 【答案】 5m/s 【解析】:本題中汽車不能看作質(zhì)點(diǎn),但路邊線桿的寬度相對汽車長度可以忽略,可將線桿看作質(zhì)點(diǎn).以汽車為參考系,線桿從車頭向車尾勻加速通過汽

5、車,設(shè)經(jīng)過車身中點(diǎn)時(shí)的速度為v,加速度為a,車身長度為2x,則由車頭到車身中點(diǎn),由車身中點(diǎn)到車尾,兩式聯(lián)立有 ,即車身中點(diǎn)經(jīng)過線桿時(shí)的速度為5m/s. 模型演練 1.如圖所示，具有圓錐形狀的回轉(zhuǎn)器（陀螺），繞它的軸在光滑的桌面上以角速度快速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以速度v向左運(yùn)動(dòng)，若回轉(zhuǎn)器的軸一直保持豎直，為使回轉(zhuǎn)器從桌子的邊緣滑出時(shí)不會(huì)與桌子邊緣發(fā)生碰撞，速度v至少應(yīng)等于（設(shè)回轉(zhuǎn)器的高為H，底面半徑為R，不計(jì)空氣對回轉(zhuǎn)器的作用）（ ） A. B. C. D. 【答案】D (iii). 虛構(gòu)質(zhì)點(diǎn) 當(dāng)連續(xù)體內(nèi)有空隙時(shí),可將空隙用原物質(zhì)填

6、充起來,取填充處的部分為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行研究. 例3. 試管中裝入血液，封住管口后，將此試管固定在轉(zhuǎn)盤上，發(fā)現(xiàn)試管中有一小氣泡，如圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)盤以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣泡相對于試管將如何運(yùn)動(dòng)？ 【答案】氣泡將向轉(zhuǎn)盤內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng) 模型演練 2.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小車上水平放置一密閉的裝有水的瓶子，瓶內(nèi)有一氣泡，如圖1所示，當(dāng)小車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣泡相對于瓶子將 A．向前運(yùn)動(dòng)　　 　　 B．向后運(yùn)動(dòng) C．無相對運(yùn)動(dòng) D．無法判斷 【答案】 【解析】：設(shè)想水充滿整個(gè)瓶子，

7、當(dāng)小車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，瓶內(nèi)的每一部分水立即面周圍水的作用下減速而停止運(yùn)動(dòng)。取原氣泡處的水為研究對象，得F=ma.將此處水換作氣泡后，周圍水及試管對該氣泡的合外力不變，但氣泡的質(zhì)量小于同體積水的質(zhì)量，所以有F>ma，則氣泡加速度大于水的加速度致使速度減小的更快,氣泡將向相對瓶子向后運(yùn)動(dòng),B正確。 (iv). 劃分質(zhì)點(diǎn) 在連續(xù)體上劃分出一塊適當(dāng)?shù)牟糠肿鳛橘|(zhì)點(diǎn),通過類比，再研究等效模型。 例4.如圖所示，在水平地面上有一輛運(yùn)動(dòng)的平板小車，車上固定一個(gè)盛水的杯子，杯子的直徑為R。當(dāng)小車做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水面呈如圖所示狀態(tài)，左右液面的高度差為，則小車的加速度方向指向何處？加速度的大小為多少？

8、例4題圖 【答案】見【解析】 模型演練 3. 如圖所示，在秋收的打谷場上，脫粒后的谷粒用傳送帶送到平地上堆積起來形成圓錐體，隨著堆積的谷粒越來越多，圓錐體體積越來越大，用力學(xué)知識(shí)可分析得出，圓錐體底角的變化情況應(yīng)該是（ ） A. 保持不變 B. 不斷增大 C. 不斷減小 D. 先增大后減小 【答案】A 【解析】：從圓錐體表面上取一粒谷粒作為質(zhì)點(diǎn),類比于物體靜止于粗糙斜面上的模型，則當(dāng)谷粒靜止在圓錐面上時(shí)，應(yīng)有,可得,所以谷粒恰能靜止在斜面上的臨界條件為：，與其質(zhì)量無關(guān),故隨著谷粒的增多，臨界角

9、（即圓錐體的底角）不變，A正確。 (v)特定質(zhì)點(diǎn) 在涉及能量特別是重力勢能的計(jì)算時(shí)只能取特定位置---重心作為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行研究. 例6.2010年廣州亞運(yùn)會(huì)上，劉翔重歸賽場，以打破亞運(yùn)會(huì)記錄的成績奪得110 m跨欄的冠軍。他采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，向前加速的同時(shí)提升身體重心。如圖所示，假設(shè)劉翔的質(zhì)量為m，起跑過程前進(jìn)的距離為S，重心升高為h，獲得的速度為v，克服阻力做功為，則在此過程中 A．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mv2 B．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mv2＋mgh C．運(yùn)動(dòng)員的重力做功為mgh D．運(yùn)動(dòng)員自身做功＝mv2＋mgh＋ 【答案】BD 模型演練 4.質(zhì)量為m 的跳高運(yùn)動(dòng)員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度，該高度比他起跳時(shí)的重心高出h，則他從起跳后至躍過橫桿的過程中克服重力所做的功（ ） 第1題圖 A. 都必須大于mgh B. 都不一定大于mgh C． 用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mgh D． 用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh 【答案】C 7