物理君說
在高中物理中，力學是最重要的內容之一，占分數的35%以上。 而且，以往高考的物理期末題中，也會有與力學相關的題。
解決力學問題時，關鍵是要弄清楚問題所涉及的力學模型是什么，這樣才能有的放矢地找到解決辦法。 今天物理君就對高中物理中可能出現的四大力學模型做一個全面的總結。 希望對大家有幫助。
1.斜面問題模型
每年的高考卷子里幾乎都有斜面模型的題目。 當遇到此類問題時，以下結論可以幫助大家更好更快地理解解題思路，選擇解題方法。
1、當自由釋放的滑塊能在斜面上勻速下滑時（如下圖所示），m與M之間的動摩擦因數μ=gtanθ。
2、自由釋放滑塊在斜坡上（如上圖）：
(1)靜止或勻速下滑時，斜面M對水平地面的靜摩擦力為零；
(2)加速下降時，斜坡對水平地面的靜摩擦力向右水平；
(3)減速下滑時，斜坡對水平地面的靜摩擦力是水平向左的。
3． 當自由釋放的滑塊在斜坡上勻速下滑時（如下圖所示），M對水平地面的靜摩擦力為零。 在此過程中，任意方向的力都會加到 m 上（在 m 停止之前）。 M對水平地面的靜摩擦力仍然為零（參見圓書上的方法概述）。
4、懸掛物體的汽車在斜坡上滑動（如下圖）：
(1) 當向下加速度a=gsinθ時，吊繩穩定時將垂直于斜面；
(2)當向下加速度a>gsinθ時，吊繩穩定時會向上偏離垂直方向；
(3)當向下加速度a<gsinθ時，吊繩將偏離垂直方向并向下運動。
5、將一個小球以速度 v0 水平拋向傾斜角 θ 的斜坡上（如下圖）：
(1) 下坡時間t=θ/g；
(2) 斜面落下時，速度方向與水平方向夾角α恒定，且tan α=2tan θ，與初速度無關；
6、如下圖所示，當整體加速度a=gtan θ向右時，m可以在斜坡上保持相對靜止。
例1：在傾斜角為θ的光滑斜面上，存在兩個磁感應強度相同的均勻磁場。 一個方向垂直于斜面向上方向，另一個方向垂直于斜面向下方向（如下圖所示）。 它們的寬度為L。當質量為m、邊長為L的方形線框以速度v進入上層磁場時，它恰好以恒定速度移動。
(1) 當邊ab剛好穿過邊界ff′時，線框的加速度是多??少，其方向是什么？
(2) 當ab邊到達gg′和ff′的中間位置時，線框正好勻速運動。 然后線框開始進入上層磁場，當ab邊到達gg'和ff'的中間位置時，該過程結束。 ，線框中產生的焦耳熱是多少？ （無論摩擦阻力如何，線框的ab面在運動過程中始終與磁場邊界平行）
【點評】恒力作用下切割磁力線的線的運動是高中物理中常見的一類題。 它需要熟練地找到各種情況下的平衡速度。
2. 疊加模型
疊加人體模型歷年來在高考中頻頻出現。 一般需要解決它們之間的摩擦力、相對滑動距離、摩擦生熱、多次動作后的速度變化等。另外，廣義的疊加體模型可以有很多變化，涉及的問題也比較多。
疊加模型變化較多，解決問題時往往需要綜合分析。 以下兩種典型情況和結論需要記憶并靈活運用。
1、疊放的長方體塊A、B在光滑的水平面上勻速運動或在光滑的斜面上自由釋放然后變速運動時（如下圖所示），不存在摩擦力A 和 B 之間。
2、如下圖所示，一對滑動摩擦所做的總功一定是負值。 其絕對值等于摩擦力乘以相對滑動的總距離或等于摩擦產生的熱量。 與單個物體的位移無關，即Q摩擦力=f·s相。
示例2 將質量為M 的均勻木塊放置在光滑的水平表面上。 木塊左右兩側都有一名射手拿著一模一樣的步槍和子彈。 首先，左邊的射手開火，子彈水平穿透木塊的最大深度為d1。 然后右邊的射手開火，子彈水平穿透木塊的最大深度為d2高中物理傳送帶模型，如下圖所示。 假設兩顆子彈都沒有擊穿木塊，并且兩顆子彈與木塊之間的力相同。 當兩顆子彈相對于木塊靜止時，下列說法正確的是（ ）
A。 最后，塊處于靜止狀態，d1 = d2
B、最后木塊向右移動，d1< d2
C. 最后，塊處于靜止狀態，d1< d2
D． 最后木塊靜止，d1>d2
【點評】摩擦生熱公式可以稱為“函數關系”或“函數原理”公式，但不能稱為“動能定理”公式。 它是由動能定理的關系式推導出來的二次結論。 。
3. 包含彈簧的物理模型
縱觀歷年高考題，與彈簧相關的物理題占了相當大的比例。 高考考生經常使用彈簧作為載體來設計各種試題。 這些問題涉及靜力學問題、動力學問題、動量與能量守恒問題、振動問題、泛函問題等，幾乎貫穿整個力學知識體系。 為了幫助學生掌握該類試題的分析方法，現將春季相關試題進行分類分析。
對于彈簧來說，從力的角度來看，彈簧上的彈力是變力； 從能量的角度來看，彈簧是一種儲能元件。 因此，春季題能夠很好地考驗學生的綜合分析能力，因此受到高考命題老師的青睞。
問題類型包括：靜力學中的彈簧問題、動力學中的彈簧問題以及與動量和能量相關的彈簧問題。
1.靜力學中的問題
(1)胡克定律：F=kx，ΔF=k·Δx。
(2) 對彈簧秤兩端施加不同的拉力（沿軸向）。 彈簧刻度的示值必須等于吊鉤上的拉力。
2.動力學中的彈簧問題
（1）瞬時加速度問題（與光繩、光棒不同）：如果一根彈簧一端固定，另一端與物體連接，變形不會突然改變，彈力也不會突然改變。
(2)如圖所示，當A、B被壓下，去除外力后，當彈簧恢復到原來的長度時，B、A開始分離。
【點評】關于本例描述的物理過程，需要特別注意的是，分離瞬間m1和m2之間的彈力減小到零。 下一瞬間，彈簧的彈力和秤的重力將導致秤的加速度小于a，因此秤盤與重物分離。
3．彈簧與動量和能量有關的問題
與動量、能量有關的彈簧題在高考題中頻繁出現，且常以計算題的形式出現。 在分析過程中，以下兩個結論的應用非常重要：
(1)當彈簧的壓縮和拉伸變形相同時，彈簧的彈性勢能相等；
(2)當彈簧連接兩個物體進行變速運動時，當彈簧處于原始長度時，兩個物體的相對速度最大，當彈簧變形最大時，兩個物體的速度相等。
實施例5 如圖所示，用輕彈簧將質量m=1kg的A塊和B塊連接起來，并固定在空中。 彈簧處于其原始長度。 A距地面的高度為h1 = 0.90 m。 當兩個物塊同時釋放時，A與地面碰撞后速度立即變為零。 由于B壓縮彈簧并反彈，A只能離開地面（但不會繼續上升）。 如果將B塊換成質量為2m的C塊（圖中未示出），它和A仍然固定在空中，彈簧處于原來的長度，并在高度h2處同時從A釋放離開地面，C壓縮彈簧彈回后，A就可以離開地面了。 已知彈簧的剛度系數k=100N/m，求h2的大小。
【點評】由于高中物理并不要求彈性勢能的表達，所以高考幾次考彈簧題時必須使用上述結論“①”。
從以上例子可以看出，春季題是培養和訓練學生身體思維、體現和開發學生學習潛力的極好題。 由彈簧和相連物體組成的系統所表現出的運動狀態的變化，使學生能夠充分運用物理概念和定律（牛頓第二定律、動能定理、機械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律）熟練地解決物理問題。問題和展示自己的才華提供了廣闊的空間，當然也是常規的題型，以區分學生的能力強弱，拉開差距高中物理傳送帶模型，選拔人才。 因此，春試題成為高考物理題中重要且獨特的題型。
4、輸送帶問題
帶傳動問題廣泛應用于現代生產生活中。 在此類問題中，摩擦力的大小和方向以及物體運動的性質都是可變的，涉及力、相對運動、能量轉換等各個方面的知識。 它可以更好地考驗學生分析物理過程和應用物理定律解決物理問題的能力。
對于滑塊靜止放置在均勻驅動的傳送帶上的模型，必須清楚地理解和記住以下結論：
(1)滑塊加速時的位移等于滑塊與輸送帶之間的相對滑動距離；
(2)對于水平輸送帶，在加速過程中輸送帶對滑塊所做的功等于該過程中摩擦產生的熱量，即輸送帶在加速過程中所需要的附加（相對空載）功。在此過程中輸送裝置W=mv2=2Ek=2Qmo。
實施例6 如圖所示，物體從光滑曲面上的P點自由滑動，穿過粗糙的靜止水平傳送帶，然后落到地面上的Q點。 如果傳送帶的滑輪以逆時針方向勻速運動（使傳送帶隨之移動），而物體仍從P點自由滑動，則（ ）
A．木塊不能掉到地上
B.方塊仍會落在Q點
C.方塊會落到Q點的左邊
D．方塊會落到Q點的右邊
【點評】對于這個例子，你應該深刻理解以下兩點：
①滑動摩擦力f=μFN，與相對滑動速度或接觸面積無關；
②兩個滑梯（均以地面為參考系）的初速度相等，加速度也相等，因此運動過程完全相同。
如果進一步思考，物體在皮帶上的運動可以理解為初速度為v0的物體受到一個反方向為μmg的力F。 它與施加力的物體的運動無關。
結尾
