物理2.3過程模型過程模型是通過時間為隱含自變量,對物體運動過程及物理量均勻變化過程進行描述的動態(tài)模型,常用于研究質點的勻速直線運動、勻變速直線運動等運動,以及勻強磁場的磁感應強度等物理量隨時間均勻變化的過程;建構過程模型時,需要經(jīng)過明確研究對象與物理條件、建立坐標系與變量關系、推導數(shù)學表達式、驗證模型適用性等關鍵步驟;應用過程中,要依據(jù)題目條件識別問題,靈活組合多個模型處理復雜問題,注意通過條件變化進行動態(tài)分析,同時要避免忽略模型條件、混淆時間與空間變量、對非線性變化簡化等誤區(qū)。如勻變速直線運動的速度與時間的關系、位移與時間的關系,以及相關推論,在2025年安徽卷第4題中應用的主要規(guī)律為勻變速直線運動的位移與時間的關系;再如豎直面內變速圓周運動,我們在解決問題時往往要在特殊位置進行受力分析和運動分析,如2025年山東卷第4題。2.3.1勻變速直線運動模型

典型

例題

[模型建構]流程內容選取對象、分析過程對象:汽車過程:汽車從甲站到乙站建構物理模型勻變速直線運動模型確定物理原理三個過程:加速、勻速、減速流程內容邏輯推理及運算[答案]A師語解惑

2.3.2

拋體運動模型拋體運動模型是典型的曲線運動模型,將物體拋出(非豎直方向),如果忽略空氣阻力,則物體只受重力作用,物體的加速度為重力加速度g,做勻變速曲線運動,這就是拋體運動模型。解決拋體運動問題的一般方法是“化曲為直,合而為曲”,即將曲線運動分解為直線運動來研究。典型

例題

[模型建構]流程內容選取對象、分析過程對象:重物(不計空氣阻力)過程:重物在豎直平面內運動建構物理模型不計空氣阻力,重物拋射出去后在空中只受重力作用,此過程為拋體運動模型確定物理原理①將運動分解為平行于拋射點和落點連線方向的勻加速直線運動以及垂直于拋射點和落點連線的勻變速直線運動②將運動分解為沿初速度方向的勻速直線運動和沿受力方向的勻加速直線運動流程內容邏輯推理與運算流程內容邏輯推理與運算流程內容邏輯推理與運算[答案]BD學友聊齋

2.3.3

圓周運動模型根據(jù)圓周運動的線速度大小是否改變,把圓周運動分為勻速圓周運動和變速圓周運動。勻速圓周運動的物體所受的合外力指向圓心,提供向心力,與之對應的向心加速度大小不變,方向也時刻指向圓心。一般應用牛頓運動定律解決問題。變速圓周運動的物體所受合外力不指向圓心,可將其分解為指向圓心的分量提供向心力,改變速度方向,沿切線方向的分量改變速度大小。一般對運動過程的某一狀態(tài)需要應用牛頓運動定律,對某一過程應用動能定理或機械能守恒定律分析解決問題。找準臨界條件,往往是解決圓周運動問題的突破點。常見的圓周運動及臨界條件如下:(1)水平面內的圓周運動水平面內動力學方程臨界情況示例水平轉盤上的物體

Ff=mω2r恰好滑動圓錐擺模型

mgtan

θ=mω2r恰好離開接觸面(2)豎直面及傾斜面內的圓周運動

豎直面及傾斜面內動力學方程臨界情況示例輕繩模型

恰好通過最高點,繩的拉力恰好為0輕桿模型

恰好通過最高點,桿對小球的力等于小球重力豎直面及傾斜面內動力學方程臨界情況示例帶電小球在疊加場中的圓周運動

等效法關注六個位置的動力學方程,最高點、最低點、等效最高點、等效最低點,最左邊和最右邊位置恰好通過等效最高點;恰好做完整圓周運動傾斜轉盤上的物體

最高點mgsin

θ±Ff=mω2r最低點Ff-mgsin

θ=mω2r恰好通過最低點典型

例題

[模型建構]流程內容選取對象、分析過程對象:發(fā)光小球過程:經(jīng)過最低點附近建構物理模型豎直面內圓周運動模型確定物理原理運動學公式、牛頓第二定律邏輯推理及運算[答案]C師語解惑

2.3.4簡諧運動模型常見簡諧運動模型有彈簧振子和單擺,其規(guī)律如下:規(guī)律x=Asin(ωt+φ)圖像

反映同一質點在各個時刻的位移受力特征回復力F=-kx,F(或a)的大小與x的大小成正比,方向相反運動特征靠近平衡位置時,a、F、x都減小,v增大;遠離平衡位置時,a、F、x都增大,v減小規(guī)律x=Asin(ωt+φ)能量特征振幅越大,能量越大。在簡諧運動過程中,系統(tǒng)的動能和勢能相互轉化,系統(tǒng)的機械能守恒周期性特征對稱性特征關于平衡位置O對稱的兩點,加速度的大小、速度的大小、動能、勢能相等,相對平衡位置的位移大小相等典型

例題

典例4

(2025四川卷,5)如圖所示,甲、乙、丙、丁四個小球用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上,從左至右擺長依次增加,小球靜止在豎直平面內。將四個小球垂直于紙面向外拉起一小角度,由靜止同時釋放。釋放后小球都做簡諧運動。當小球甲完成2個周期的振動時,小球丙恰好到達與小球甲同側最高點,同時小球乙、丁恰好到達另一側最高點。則(

)A.小球甲第一次回到釋放位置時,小球丙加速度為零B.小球丁第一次回到平衡位置時,小球乙動能為零C.小球甲、乙的振動周期之比為3∶4D.小球丙、丁的擺長之比為1∶2[模型建構]流程內容選取對象、分析過程對象:四個小球過程:小球甲完成2個周期的振動過程建構物理模型簡諧運動模型確定物理原理單擺的周期公式,受力分析、運動分析流程內容邏輯推理及運算流程內容邏輯推理及運算[答案]C學友聊齋

題號選題理由1以運動員滑雪為情境,構建勻變速直線運動過程,考查對勻變速直線運動的綜合應用2以小球在斜面上斜上拋為情境,構建拋體運動過程,考查對運動分解思想的理解及運動規(guī)律的應用3以小球在斜面內繞O點做圓周運動的過程,考查在最高點、最低點的受力分析,以及牛頓運動定律的理解4以小球在豎直方向上的簡諧運動為情境,通過a-t圖像分析小球的運動、能量問題

【模型建構】

流程內容選取對象、分析過程對象:滑雪板過程:A到P點、B到P點建構物理模型勻加速直線運動模型確定物理原理勻變速直線運動規(guī)律流程內容邏輯推理及運算

【模型建構】

流程內容選取對象、分析過程對象:小球過程:小球從斜面底端O點以初速度v0斜向上拋出到垂直斜面打在P點建構物理模型不計空氣阻力,斜拋運動模型確定物理原理將小球的斜拋運動分解為沿斜面和垂直于斜面兩個方向的勻變速直線運動,運用勻變速直線運動的規(guī)律分析流程內容邏輯推理及運算3.(2025四川遂寧二模)如圖甲所示,傾角為θ的光滑斜面固定在水平地面上,細線一端與可看成質點的質量為m的小球相連,另一端穿入A點處小孔與力傳感器(位于斜面體內部)連接,傳感器可實時記錄細線拉力大小及掃過的角度。初始時,細線水平,小球位于A點的右側,現(xiàn)敲擊小球,使小球獲得一平行于斜面向上的初速度v0,此后傳感器記錄細線拉力FT的大小隨細線掃過角度α的變化圖像如圖乙所示,圖中F0已知,小球到A點距離為l,重力加速度為g,則下列說法不正確的是(

)

答案

A

【模型建構】

流程內容選取對象、分析過程對象:小球過程:在斜面內繞O點做圓周運動建構物理模型圓周運動模型確定物理原理牛頓第二定律流程內容邏輯推理及運算流程內容邏輯推理及運算4.(2025江西南昌二模)圖甲為某同學用彈簧、小球與加速度無線傳感器(質量可忽略不計)制成的一個振動裝置,以豎直向上為正方向,圖乙為傳感器記錄的小球在豎直方向振動時加速度隨時間變化的情況,忽略空氣阻力,下列說法正確的是(

D

)A.t=0.2s時,小球位于平衡位置上方B.t=0.3s與t=0.7s時,小球的機械能相同C.t=0.4s時,彈簧彈力為0D.t=0.3s與t=0.7s時,小球的動能相同【模型建構】

流程內容選取對象、分析過程對象:小球過程:在豎直方向做簡諧運動建構物理模型簡諧運動模型確定物理原理簡諧運動的規(guī)律,通過a-t圖像分析運動、能量問題流程內容邏輯推理及運算t=0.2

s時,小球加速度最大,而且為正,以豎直向上為正方向,則小球位于平衡位置下方,A