淺析物理學(xué)習(xí)中的常見運(yùn)動(dòng)模型

陳與爭

摘 要：高中物理是高考的重要科目，其中的運(yùn)動(dòng)知識，在高考物理科目中占有較大分值，要想學(xué)好運(yùn)動(dòng)知識，就必須掌握運(yùn)動(dòng)模型。為此，本文謹(jǐn)就高中物理學(xué)習(xí)中的常見運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行分析與探討，結(jié)合運(yùn)動(dòng)模型與自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，希望能夠給同學(xué)們提供一定的借鑒與參考，對提高同學(xué)們的物理水平起到一定幫助。

關(guān)鍵詞：高中；物理學(xué)習(xí)；運(yùn)動(dòng)模型

高中物理學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中，需要我們具備觀察及思考能力，并能夠結(jié)合物理實(shí)踐總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，以便于更好地掌握物理定義及相關(guān)定律，奠定自己的物理基礎(chǔ)。物理運(yùn)動(dòng)模型是以物理問題研究及物理模型為基礎(chǔ)，可以在實(shí)際的解題過程中，通過抽象化的分析方式進(jìn)行題目解析，對于物理運(yùn)動(dòng)知識的學(xué)習(xí)十分重要。

一、圓周運(yùn)動(dòng)模型

高中物理學(xué)習(xí)中，圓周運(yùn)動(dòng)是必須掌握的重要知識點(diǎn)，要明確圓周運(yùn)動(dòng)作為一種特殊曲線運(yùn)動(dòng)的獨(dú)特性質(zhì)。在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識時(shí)，我們已經(jīng)掌握了一部分曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這使得我們對曲線運(yùn)動(dòng)有一定了解，就更加容易去理解圓周運(yùn)動(dòng)的概念。圓周運(yùn)動(dòng)模型學(xué)習(xí)中，勻速圓周運(yùn)動(dòng)較為常見，需要掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)信息，包括線速度、角速度及周期等，明確這些相關(guān)信息之間的關(guān)聯(lián)性，以確保在實(shí)際的解題過程中，能夠熟練運(yùn)用這些相關(guān)知識。

生活中常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象包括火車、汽車的轉(zhuǎn)彎，因此這一類型的例題較多。例如，火車?yán)@著一座山體行駛，將火車頭及火車尾部分別視為一個(gè)點(diǎn)，將山體視作球體，則火車在進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，火車頭及火車尾部在哪個(gè)方面的數(shù)據(jù)一致？（ ）。

A.線速度 B.角速度 C.加速度 D.軌道半徑

對該題目進(jìn)行解析，可知該題目在運(yùn)動(dòng)模型分析中較為典型，因此在解析題目時(shí)，要首先明確圓周運(yùn)動(dòng)的具體規(guī)律，掌握圓周運(yùn)動(dòng)中相關(guān)元素之間的關(guān)聯(lián)。經(jīng)過學(xué)習(xí)我們了解到，在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度、角速度、運(yùn)動(dòng)周期及運(yùn)動(dòng)頻率之間存在一定關(guān)聯(lián)：[v=2πrT]；[ω=2πT]；[v=rω]。根據(jù)這些公式，可確定上述選項(xiàng)中，B選項(xiàng)為正確選項(xiàng)。

二、直線運(yùn)動(dòng)模型

直線運(yùn)動(dòng)是常見的運(yùn)動(dòng)形式，在高中物理學(xué)習(xí)中，直線運(yùn)動(dòng)被劃分為勻速直線運(yùn)動(dòng)及勻變速直線運(yùn)動(dòng)，首先對直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)概念及基礎(chǔ)定理充分理解，并明確直線運(yùn)動(dòng)中物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。比如物體在進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度始終不變，則為勻速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)長度及運(yùn)動(dòng)時(shí)間存在一定比值，瞬時(shí)速度方向及大小始終不變，物體的合外力為0。在生活實(shí)踐中，這種合外力為0的絕對勻速直線運(yùn)動(dòng)并不存在，是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型，但運(yùn)用了勻速直線運(yùn)動(dòng)概念及特點(diǎn)的題型并不少見。

例如，車站行李傳送帶的運(yùn)行過程中，傳送帶以3m/s的速度勻速傳送，傳送帶水平面為AB，傳送帶與地面之間存在0.45m的距離，傳送帶上行李由A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)，但并未及時(shí)取下，則此時(shí)傳送帶上的行李會被在B端拋出，在忽略空氣阻力的情況下，行李由A點(diǎn)滑動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，v0=1m/s，且行李與傳送帶之間存在0.2的摩擦因數(shù)，求取在行李沖出B端的水平及傳送帶水平距離AB。

該題目中，需要繪制運(yùn)動(dòng)路線的草圖，假設(shè)行李質(zhì)量為m，其在傳送到上滑動(dòng)加速度為a，結(jié)合摩擦力公式F=am，帶入相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定加速度為2/s2，確定行李沖出之后的水平運(yùn)動(dòng)距離為0.9m，以及行李拋出的初速度為3.m/s，經(jīng)過一系列計(jì)算，可確定傳送帶水平距離AB=2m。

在對這類題目進(jìn)行解析時(shí)，要善于轉(zhuǎn)化實(shí)際問題為運(yùn)動(dòng)模型，繪制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖，明確題目中能夠進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)的元素，以便于快速確定解題思路，提高題目解析效率。常見的勻速直線運(yùn)動(dòng)類型的題目包括超聲波運(yùn)動(dòng)、聲波運(yùn)動(dòng)、光線傳播、無線電傳播等。

三、平拋運(yùn)動(dòng)模型

平拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其勻變速運(yùn)動(dòng)為加速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中其運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線形式，并且不會受到多余外力的影響，只會受到重力的作用。在平拋運(yùn)動(dòng)中，以g代表加速度，可將其拆解為水平勻速直線運(yùn)動(dòng)及自由落體運(yùn)動(dòng)，便于進(jìn)行題目解析。平拋運(yùn)動(dòng)模型在高考中出現(xiàn)的概率較大，并且由于拋出物體及題目的不同限制而可以進(jìn)行不同考量，拋出物體可以擊打在平面、斜面及曲面上，會分別產(chǎn)生不同的效果。

例如，一個(gè)傾角為θ的斜面，向斜面拋出A、B兩個(gè)小球，小球運(yùn)動(dòng)的水平初速度為v0，小球拋出后，A小球在斜面上垂直落下，會在斜面上有較長的距離，而B小球在斜面上的位移相對較短。在忽略空氣阻力的情況下，求A、B小球下落時(shí)間之間的關(guān)系。

該題目中，A小球在斜面上垂直落下，球體與斜面接觸時(shí)，速度方向垂直與斜面，進(jìn)行速度分解，則v1=v0，v2=gtA。由圖中可以看出，tanθ=[v1v2=v0gtA]；B小球從拋出點(diǎn)到與斜面落點(diǎn)的位移與斜面相互垂直，對小球位移進(jìn)行拆解，則存在[x=v0tB，y=12gtB2]，有圖可以得知，[tanθ=xy=v0tB12gtB2=v012gtB]，則可確定存在tB=2tA。

物體在重力的作用下，以一定初速度水平拋出，隨后下墜，物體在運(yùn)動(dòng)過程中，所受到的合力是始終相同的，初速度與合力之間并不相等，物體運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)為拋物線形式。針對平拋物體運(yùn)動(dòng)的問題，可將物體的運(yùn)動(dòng)拆解為水平運(yùn)動(dòng)及垂直運(yùn)動(dòng)。為了便于計(jì)算與分析，可繪制相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分解圖像作為輔助，包括速度圖像、位移圖像、合速度圖像等。

四、結(jié)語

在高中物理學(xué)習(xí)過程中，必須掌握相應(yīng)的物理運(yùn)動(dòng)模型，并基于相應(yīng)例題及物理規(guī)律進(jìn)行分析，以便于深入挖掘物理運(yùn)動(dòng)模型的內(nèi)在要求，對物理運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象成因加以確定，解析相關(guān)題目。另外，在物理問題解析的過程中，要靈活運(yùn)動(dòng)物理運(yùn)動(dòng)模型，分辨抽象化的物理運(yùn)動(dòng)問題，以強(qiáng)化對于物理知識的理解及應(yīng)用水平。

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