高考經典物理模型包括:小車模型(動量守恒)、子彈打擊木塊模型、連接體模型、彈簧模型(含伸縮彈性繩)、類平拋模型、帶電粒子在復合場中的運動、單擺和平拋。
另外,還有豎直面內的圓周運動、功與能的綜合題、臨界和極值問題、電學實驗題等。這些模型是高考物理的重點,需要考生在備考時特別注意。
下面是一個關于彈簧連接的物體模型的例題:
題目:一個質量為 m 的小球通過一根不可伸長的柔軟的輕繩與另一個質量也為 m 的小球相連,輕繩長為 L。開始時,兩個小球都處于靜止狀態,它們在同一豎直平面內,繩處于豎直方向。現給質量為 m 的小球一水平初速度 v0,它經過一段時間后,另一個小球恰好到達最高點。求:
(1)在最高點時,另一個小球的速度;
(2)在運動過程中,另一個小球到達最高點時繩子的拉力。
分析:
(1)質量為 m 的小球在最高點時,由于繩子的拉力和重力的共同作用,它做圓周運動。根據動能定理和機械能守恒定律,可以求出另一個小球的速率。
(2)在運動過程中,另一個小球到達最高點時,繩子被拉緊,它也做圓周運動。根據牛頓第二定律和運動學公式,可以求出繩子對另一個小球的拉力。
答案:
(1)在最高點時,另一個小球的速率 v=√(2gL)
(2)繩子對另一個小球的拉力為 F=mg+mv2/L=mg+m√(2gL)/L
這個例子綜合考查了動能定理、機械能守恒定律、牛頓第二定律和運動學公式等高中物理知識。通過這個模型,可以加深對動能、勢能、彈性勢能等概念的理解,提高解決實際問題的能力。