《新课标高中物理模型与方法》专题02 常见的非匀变速直线运动模型(原卷版)

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专题 02 常见的非匀变速直线运动模型
目录
【模型一】 小球弹簧(蹦极、蹦床)模型......................................................................................................1
1.力与运动-----下落的“三段四点”:.......................................................................................................2
2.四个图像......................................................................................................................................................2
3.等效模型一:恒力推弹簧连接的两物体问题............................................................................................2
4.等效模型二:蹦极运动问题........................................................................................................................2
5.功能变化及图像..........................................................................................................................................3
【模型二】“f=kv运动模型................................................................................................................................6
1.运动特点分析-------“另类匀变速运动”:..............................................................................................6
2.“另类匀变速运动”的动量特征................................................................................................................7
3.流体的变加速运动问题.............................................................................................................................7
【模型三】 机车启动模型................................................................................................................................10
1.以恒定功率启动........................................................................................................................................10
2.以恒定加速度启动....................................................................................................................................10
3.三个重要关系式........................................................................................................................................11
4.倾斜、竖直机车启动问题........................................................................................................................11
【模型一】 小球弹簧(蹦极、蹦床)模型
【模型构建】如图所示,地面上竖立着一轻质弹簧,小球从其正上方某一高度处自由下落到弹簧上.从小
球刚接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中(在弹簧的弹性限度内),的运动问题、能量转换问题、动量
变化问题。
【模型要点】
1.力与运动-----下落的“三段四点”:
[来源:学科网]
1
2.四个图像
v-t a-t F-t a-x
3.等效模型一:恒力推弹簧连接的两物体问题
4.等效模型二:蹦极运动问题
如图所示是蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端固定在 O点,另一端系住运动员,运动员从 O点自由下落,
A点处弹性绳自然伸直.B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到
达的最低点,运动员从 O点到 C点的运动过程中忽略空气阻力。
5.功能变化及图像
竖直小球砸弹簧 倾斜小球砸弹簧 水平弹簧推小球
PQ
F
0t
v
加速度相等,速度差最大
速度相等,
压缩量最大
恢复原长
P
Q
P
Q
2
【模型演1(2020·北十堰市上学期期)如图所示,处于自然状态下的轻弹簧一端固定在水平地面
质量为 m的小球从弹簧的另一端所在位置由静止释放,设小球和弹簧一直处于竖直方向,弹簧的劲度系
k,重力加速度为 g.在小球将弹簧压缩到最短的过程中,下列说法不正确的是(  )
A.小球的速度先增大后减小
B.小球的加速度先减小后增大
C.小球速度最大时弹簧的形变量为
D.弹簧的最大形变量为
【模型演2(2020·西运城一)蹦极就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米
处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,绳子拉力 F大小随时t的变化规律如图所示。假设人由静
止开始下落,且运动只发生在竖直方向,重力加速度 g10 m/s2,图中 t010 s。下列说法正确的是(  )
A.绳子的长度约为 30 m
B0.2t0时刻,人的速度最大
C.人下落过程机械能守恒
D.人下落过程,先失重后超重
【模型演练 3()(2021·山东淄博市 3月模拟)图所示,劲度系数为 k的轻弹簧竖直放置,下端固定在
水平地面上.一质量为 m的小球,从离弹簧上端h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动.小球从开始
下落到小球第一次运动到最低点的过程中,下列关于小球的速度 v、加速度 a随时t变化的图象中符合
际情况的是(  )
-
-
-
-
x
O
E
EP
EK
C
AB
EP-
-
-
-
x
O
E
EP
EKQ
C
AB
EP
-
-
-
-
x
O
E
EK
Q
C
AB
EP
3
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