力学的基本模型与常见的物理思维方法

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1、力学的基本模型与常见的物理思维方法我们面对丰富多彩、奇妙无比但又纷繁复杂的物理现象，总要应用一些立意新颖、构思巧妙的思维方法去分析和解决问题．模型法就是我们处理中学物理问题常用的方法。物理模型通常分为三类：一类是概念模型，例如质点与刚体、弹簧振子与单摆、理想气体、点电荷等；一类是条件模型，例如阻力不计等；还有一类是过程模型，例如匀速直线运动与匀变速直线运动等．在力学中，我们还会遇到诸如轻绳、轻杆、轻弹簧、轻滑轮之类的模型，它们在物理问题中往往起着连接对象的作用，具有重要的意义，我们称之为力学的基本模型．一、力学的基本模型1．轻绳绳索模型通常具有如

2、下特点：①绳索质量不计、形变不计、只能承受拉力(不能承受压力)且拉力方向沿绳背离受力物体．②绳索内部张力处处相等且等于绳子拉物体的力或物体拉绳子的力．③绳索两端所系物体在任一时刻．沿绳索方向的速度分量大小相等，方向相同．④绳索张力变化过程所需要的时间不计。2．轻杆轻杆模型常具有如下特点：①轻杆质量不计、形变不计、既可承受拉力，也可承受压力，且拉力或压力的方向总与接触面垂直(注意与轻绳的区别)．②轻杆内部弹力处处相等且等于轻杆拉(压)物体的力或物体拉(压)轻杆的力．③轻杆两端所固结物体在任一时刻，沿轻杆方向的速度分量大小相等、方向相同．④轻杆弹力变

3、化过程时间不计。例1(1998年高考上海卷)有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑．AO上套有小环p，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡(如图)．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对p环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是()．A．N不变，T变大B．N不变，T变小C．N变大，T变大D．N变大，T变小3．轻弹簧轻弹簧模型通常具有如下特点：(1)质量不计，既可承受拉力，也可承受压力．(2)同一时刻，弹

4、簧内部各部分之间的相互作用力处处相等，且等于弹簧拉(压)物体的力或物体拉(压)弹簧的力．(3)当它与物体固结时，轻弹簧的形变和由于形变而产生的弹力不能突变，需要时间过程；在极短时间内，通常可认为弹簧的形变量及弹力不变(注意与轻绳、轻杆的区别)．(4)弹簧因为弹簧可以产生拉伸形变也可产生压缩形变，所以任一时刻，弹簧两端所固结的物体在沿弹簧方向上的速度大小、方向均不一定相同(注意与轻绳、轻杆的区别)；一般说来，当两物体沿弹簧方向的速度相同时(即两者没有相对速度时)，弹簧的拉伸或压缩形变量最大。第50页例2(2001年春季高考北京、安徽卷)如图所示，两

5、根相同的轻弹簧S1、S2，劲度系数皆为k＝4×102N／m．悬挂的重物的质量分别为ml＝2kg和m2＝4Kg．若不计弹簧质量，取g＝10m／s2，则平衡时弹簧S1，S2的伸长量分别为()，A．5cm，10cmB．10cm，5cmC.15cm，10cmD．10cm，15cm4．轻滑轮中学涉及到的轻滑轮有两种，一种是定滑轮，另一种是动滑轮．不论哪一种滑轮都具有以下特点：滑轮质量不计、形变不计，滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦不计，因此绕过滑轮的绳上张力处处相等，且绳子及轴对滑轮的合力肯定为零。例3(1994年高考上海卷)水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端

6、装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m＝10kg的重物，∠CBA=30°，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力为(g取10m／s2)()．A.50NB．50NC．100ND．100N例4(1996年高考上海卷)如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于垂直于地面上相距为4m的两杆的顶端A、B．绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，绳中的张力T是多少？10牛例5(1991年高考上海卷)如图所示，一根长为L的轻杆OB，可绕水平轴O在竖直平面内自由转动，左端B挂一质量为m的物体，从杆上一点A系一不会伸

7、长的细绳，将绳跨过光滑的钉子C与弹簧K连接，弹簧右端固定，这时轻杆在水平位置保持平衡，弹簧处于拉伸状态．已知OA＝OC＝，弹簧伸长量恰等于AC，由此可知，弹簧的劲度系数为多大。5.连接体模型若干个物体通过一定的方式连接在一起，就构成了连接体。其连接方式，—般是通过细绳、杆等物体来实现的．从连接体的特征来看，可以建立这样的广义连接体模型：通过某种相互作用来实现连接的物体，如物体的叠合，就是通过摩擦力的作用形成连接．连接体常会处于某种相同的运动状态，如处于平衡态或以相同的加速度运动．求解连接体的加速度或内部物体间的相互作用力，是力学中能力考查的重要内

8、容，在高考中也经常出现．解决上述问题的有效方法，是综合运用整体法与隔离法．㈠、隔离法假想把某个物体(或某些物体；也可以是物体的一部分)从