高考物理力學模型主要有以下幾種:
1. 連接體運動:兩個或多個物體一起運動,受到共同的加速度、速度、力等作用,其中每個物體都受到其他物體相互作用力的作用。
2. 輕繩模型:輕繩模型是動力學中的常見模型,特點是繩不能產生加速度。
3. 輕桿模型:輕桿模型的動力學問題主要涉及勻速運動和加速運動兩種情況,要特別注意輕桿的轉動效應。
4. 傳送帶模型:這類模型主要考察動量守恒、能量守恒以及過程的分析。
5. 子彈射入木塊模型:是力學中的經典模型,主要考察沖量、動量守恒、能量轉化與守恒等知識點。
6. 彈簧類模型:彈簧類模型是高中物理中常見的力學模型,主要包括拉伸(壓縮)彈簧模型、輕彈簧連接題和彈簧振子模型等。
7. 單個物體或小物塊類模型:單個物體在力或速度變化時,所遵循的規律為勻變速直線運動或非勻變速直線運動,主要考察運動學公式和牛頓定律的運用。
這些力學模型都是高考物理中的常見題型,需要考生在平時的學習中多加練習和理解。
題目:一個質量為5kg的物體,在水平地面上受到一個大小為20N、方向與地面成30度角斜向上的拉力作用,物體移動了2m的距離,求物體受到的合外力所做的功。
分析:
1. 確定研究對象:本題中的研究對象是質量為5kg的物體。
2. 受力分析:物體受到重力、拉力、支持力和摩擦力。
3. 確定運動過程和運動性質:物體在拉力作用下做勻加速直線運動。
4. 求解合外力所做的功:根據功的計算公式,將各個力的功相加得到合外力所做的功。
解答:
1. 受力分析:物體受到重力$G = mg = 5 \times 10N = 50N$,拉力$F = 20N$,支持力$N = G \times cos30^{\circ} = 31.6N$,摩擦力$f = \mu N = 6.3N$。
2. 運動過程和運動性質:物體在拉力作用下做勻加速直線運動,加速度為$a = \frac{F}{m} = 4m/s^{2}$。
3. 根據功的計算公式,拉力的功為$W_{F} = F \times s = 40J$,重力的功為$W_{G} = - mgh = - 5 \times 10 \times 2J = - 100J$,支持力的功為$W_{N} = N \times s \times cos30^{\circ} = 31.6 \times 2 \times cos30^{\circ}J = 47.7J$,摩擦力的功為$W_{f} = - f \times s = - 6.3 \times 2J = - 12.6J$。
4. 合外力所做的功為各個力的功之和,即$W_{合} = W_{F} + W_{G} + W_{N} = (40 - 100 + 47.7)J = - 12.6J$。
總結:本題中,物體受到的合外力所做的功為$- 12.6J$。需要注意的是,在求解合外力所做的功時,需要將各個力的功相加,并且要注意正負號表示方向。