高考物理模型主要包括以下幾種:
1. 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型:研究單個(gè)物體運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。
2. 動(dòng)力學(xué)模型:涉及動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理、動(dòng)能、勢(shì)能,動(dòng)能定理,機(jī)械能守恒等。
3. 振動(dòng)和波模型:主要通過描述介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)或波源及介質(zhì)問題,考察對(duì)振動(dòng)和波概念的理解。
4. 碰撞模型:涉及碰撞過程動(dòng)量守恒,研究碰撞過程涉及到能量損失最大的問題。
5. 帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)模型:主要考察帶電粒子在有界磁場、復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題,以及與能量結(jié)合的問題。
6. 電路問題模型:主要考察含源電路、無源電路等歐姆定律、電功率、電阻定律等知識(shí)。
7. 原子物理模型:主要考察對(duì)核反應(yīng)方程、能級(jí)結(jié)構(gòu)、躍遷等概念的理解。
8. 臨界、極值模型:涉及一些多過程問題中涉及到一些物理量的極值或臨界值問題。
9. 動(dòng)量守恒和能量守恒模型:這是高中物理中的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是考試中必考的內(nèi)容。
此外,還有連接體模型、彈簧模型、繩模型等。這些模型涵蓋了高考物理的主要內(nèi)容,需要考生在備考時(shí)全面掌握。
題目:一物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),繩長為L時(shí),在最高點(diǎn)對(duì)支持力為零,繩長為0.8L時(shí),在最高點(diǎn)對(duì)支持力為F。已知物體質(zhì)量為m,求物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。
模型分析:本題涉及到圓周運(yùn)動(dòng)中的離心現(xiàn)象,可以通過分析物體在最高點(diǎn)的受力情況,利用牛頓第二定律求解角速度。
解題過程:
(1)當(dāng)繩長為L時(shí),物體在最高點(diǎn)對(duì)支持力為零,說明此時(shí)物體已經(jīng)做離心運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律,有:
$F_{N} = mg$
$F_{N} = m\frac{v^{2}}{L}$
其中v為物體在最高點(diǎn)的線速度。
(2)當(dāng)繩長為0.8L時(shí),物體在最高點(diǎn)對(duì)支持力為F,說明此時(shí)物體受到向下的拉力和向上的支持力。根據(jù)牛頓第二定律,有:
$F + mg = m\frac{v^{2}}{0.8L}$
其中v為物體在最高點(diǎn)的線速度。
(3)由于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因此有:
$F_{N} = mg$
$F = m\frac{v^{2}}{0.8L}$
聯(lián)立以上三式可得:
$v = \sqrt{\frac{gL}{0.2}}$
由于物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因此有:
$\omega = \frac{v}{r}$
其中r為圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。由于物體在最高點(diǎn)的繩長為L或0.8L,因此半徑r分別為L和0.8L。代入上式可得:
$\omega = \sqrt{\frac{g}{r}} = \sqrt{\frac{g}{L}}或\sqrt{\frac{g}{0.8L}}$
由于繩長為L時(shí),物體已經(jīng)做離心運(yùn)動(dòng),因此角速度應(yīng)該較小一些。因此可以得出結(jié)論:物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為$\sqrt{\frac{g}{L}}$。