高中物理常见模型主要包括以下几种:
1. 简谐运动模型:这是机械运动中最基本、最简单的一种运动。
2. 碰撞模型:两个物体相互作用时,如果碰撞时间非常短,且碰撞后系统仍保持相对静止,则这种碰撞为弹性碰撞;如果碰撞后两个物体的速度或方向与原来相反,则这种碰撞为完全非弹性碰撞。
3. 竖直平面内的圆周运动模型:包括绳牵引圆周运动、杆牵引圆周运动、细线系住的小球在竖直平面内做圆周运动、小滑块在粗糙平面上做圆周运动等。
4. 临界模型:高中物理中有一些模型存在临界状态,如运动的临界状态(如追及、相遇、碰撞等)、力的平衡的临界状态、自锁现象等。
5. 带电粒子在电场中的运动模型:包括带电粒子在电场中的加速减速、带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在复合场中的运动等。
6. 连接体模型:涉及多个物体组成的系统,常见有“轻绳模型”、“轻杆模型”、“弹簧模型”等。
7. 单摆模型:可以简化为理想化模型,即忽略空气阻力影响,以及把小球的振动看做简谐运动。
8. 电磁感应中的导体棒模型:导体棒在磁场中做切割磁感线运动时,往往产生感应电流,从而出现电能和机械能之间的相互转化。
这些模型是高中物理学习中的重要内容,需要深入理解和掌握。
题目:一个质量为 m 的小球,以一定的初速度 v0 向上抛出,忽略空气阻力,试求小球上升的最大高度和回到原点时的速度大小。
解析:
竖直上抛运动可以看作一种特殊的匀减速直线运动。根据匀减速直线运动的规律,我们可以列出两个基本公式:
1. 匀减速直线运动的速度公式:v = v0 - gt,其中 g 是重力加速度。
2. 匀减速直线运动的位移公式:s = v0t - 1/2gt^2。
对于本题,我们可以将上述两个公式结合起来求解。
解:
设小球上升的最大高度为 h,则根据位移公式可得:
s = v0t - 1/2gt^2 = v0h - 1/2gh^2
又因为小球在上升过程中,速度减小为零后开始向下运动,所以整个过程的位移为零,即上升的高度加上下落的高度等于初始的高度。因此有:
s + 0 = v0h - 1/2gh^2 + 1/2g(2h)^2
将上述两式联立,解得:
h = v0^2/(2g)
回到原点的速度大小为 v = v0 - g(t + h/v0) = v0 - gt - g(v0^2/2g) = v0 - 2v0^2/2g = v0 - v0^2/g
所以,小球上升的最大高度为 v0^2/(2g),回到原点时的速度大小为 v = v0 - v0^2/g。