高考物理模型主要包括以下几种:
1. 运动学模型:研究单个物体运动学问题。
2. 动力学模型:涉及动量、冲量、动量定理、动能、势能,动能定理,机械能守恒等。
3. 振动和波模型:主要通过描述介质中的质点或波源及介质问题,考察对振动和波概念的理解。
4. 碰撞模型:涉及碰撞过程动量守恒,研究碰撞过程涉及到能量损失最大的问题。
5. 带电粒子在电磁场中运动模型:主要考察带电粒子在有界磁场、复合场中的运动问题,以及与能量结合的问题。
6. 电路问题模型:主要考察含源电路、无源电路等欧姆定律、电功率、电阻定律等知识。
7. 原子物理模型:主要考察对核反应方程、能级结构、跃迁等概念的理解。
8. 临界、极值模型:涉及一些多过程问题中涉及到一些物理量的极值或临界值问题。
9. 动量守恒和能量守恒模型:这是高中物理中的重点和难点,也是考试中必考的内容。
此外,还有连接体模型、弹簧模型、绳模型等。这些模型涵盖了高考物理的主要内容,需要考生在备考时全面掌握。
题目:一物体在水平面内做匀速圆周运动,绳长为L时,在最高点对支持力为零,绳长为0.8L时,在最高点对支持力为F。已知物体质量为m,求物体在水平面内做匀速圆周运动的角速度。
模型分析:本题涉及到圆周运动中的离心现象,可以通过分析物体在最高点的受力情况,利用牛顿第二定律求解角速度。
解题过程:
(1)当绳长为L时,物体在最高点对支持力为零,说明此时物体已经做离心运动。根据牛顿第二定律,有:
$F_{N} = mg$
$F_{N} = m\frac{v^{2}}{L}$
其中v为物体在最高点的线速度。
(2)当绳长为0.8L时,物体在最高点对支持力为F,说明此时物体受到向下的拉力和向上的支持力。根据牛顿第二定律,有:
$F + mg = m\frac{v^{2}}{0.8L}$
其中v为物体在最高点的线速度。
(3)由于物体做匀速圆周运动,因此有:
$F_{N} = mg$
$F = m\frac{v^{2}}{0.8L}$
联立以上三式可得:
$v = \sqrt{\frac{gL}{0.2}}$
由于物体在水平面内做匀速圆周运动,因此有:
$\omega = \frac{v}{r}$
其中r为圆周运动的半径。由于物体在最高点的绳长为L或0.8L,因此半径r分别为L和0.8L。代入上式可得:
$\omega = \sqrt{\frac{g}{r}} = \sqrt{\frac{g}{L}}或\sqrt{\frac{g}{0.8L}}$
由于绳长为L时,物体已经做离心运动,因此角速度应该较小一些。因此可以得出结论:物体在水平面内做匀速圆周运动的角速度为$\sqrt{\frac{g}{L}}$。