《高考物理 模型系列之對象模型 專題01 質(zhì)點模型學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 模型系列之對象模型 專題01 質(zhì)點模型學案（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題01 質(zhì)點模型 模型界定 本模型中只針對研究對象為質(zhì)點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---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，當我們針對某種目的，從某種角度對某一物體進行研究時，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． 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)點模型． 2.實際物體可以抽象為質(zhì)點的條件 (i)物體的大小和形狀對研究問題的影響很小，可以忽略

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

3、質(zhì)點。 當研究物體的轉(zhuǎn)動和變形運動時，雖然不能將物體整體簡化為一個質(zhì)點，但是，質(zhì)點模型仍可發(fā)揮作用.例如，我們可將整個物體分割成許多微小部分，小到每一部分的轉(zhuǎn)動和變形運動都可以忽略，因此，這一微小部分可視為質(zhì)點.這樣，物體就可以當作許多質(zhì)點的集合體處理.這種做法的實質(zhì)就是將復(fù)雜的事物分解成為若干個比較簡單的事物. 3.非質(zhì)點問題中質(zhì)點模型的建立 (i). 提取質(zhì)點 若物體各部分的運動情況相同，則可在物體上適當位置取一質(zhì)點，將物體的運動轉(zhuǎn)化為該質(zhì)點的運動。 例1. 某人站在高樓頂拿住細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)有一個人在室內(nèi)用攝像機恰巧攝下了

4、細桿通過窗口的過程，并從錄像中發(fā)現(xiàn)細桿出現(xiàn)在窗口的時間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 若物體不能看作質(zhì)點,但作為參考系的靜止物體可看作質(zhì)點時,可通過轉(zhuǎn)換參考系將問題轉(zhuǎn)化為質(zhì)點的運動. 例2. 一輛汽車勻加速通過路邊一線桿,若車頭通過線桿時的速度為V1=1m/s,車尾通過線桿時的速度為v2=7m/s,則車身中點通過線桿時的速度為 . 【答案】 5m/s 【解析】:本題中汽車不能看作質(zhì)點,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.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)過車身中點時的速度為v,加速度為a,車身長度為2x,則由車頭到車身中點,由車身中點到車尾,兩式聯(lián)立有 ,即車身中點經(jīng)過線桿時的速度為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)，同時以速度v向左運動，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不會與桌子邊緣發(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，不計空氣對回轉(zhuǎn)器的作用）（ ） A. B. C. D. 【答案】D (iii). 虛構(gòu)質(zhì)點 當連續(xù)體內(nèi)有空隙時,可將空隙用原物質(zhì)填

6、充起來,取填充處的部分為質(zhì)點進行研究. 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，當轉(zhuǎn)盤以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，氣泡相對于試管將如何運動？ 【答案】氣泡將向轉(zhuǎn)盤內(nèi)側(cè)運動 模型演練 2.做勻速直線運動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，當小車突然停止運動時，氣泡相對于瓶子將 A．向前運動　　 　　 B．向后運動 C．無相對運動 D．無法判斷 【答案】 【解析】：設(shè)想水充滿整個瓶子，

7、當小車突然停止運動時，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動。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動,B正確。 (iv). 劃分質(zhì)點 在連續(xù)體上劃分出一塊適當?shù)牟糠肿鳛橘|(zhì)點,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動的平板小車，車上固定一個盛水的杯子，杯子的直徑為R。當小車做勻加速運動時，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，用力學知識可分析得出，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,類比于物體靜止于粗糙斜面上的模型，則當谷粒靜止在圓錐面上時，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 在涉及能量特別是重力勢能的計算時只能取特定位置---重心作為質(zhì)點進行研究. 例6.2010年廣州亞運會上，劉翔重歸賽場，以打破亞運會記錄的成績奪得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．運動員的機械能增加了mv2 B．運動員的機械能增加了mv2＋mgh C．運動員的重力做功為mgh D．運動員自身做功＝mv2＋mgh＋ 【答案】BD 模型演練 4.質(zhì)量為m 的跳高運動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