淺析物理學習中的常見運動模型

陳與爭

摘 要：高中物理是高考的重要科目，其中的運動知識，在高考物理科目中占有較大分值，要想學好運動知識，就必須掌握運動模型。為此，本文謹就高中物理學習中的常見運動模型進行分析與探討，結合運動模型與自己的學習經驗，希望能夠給同學們提供一定的借鑒與參考，對提高同學們的物理水平起到一定幫助。

關鍵詞：高中；物理學習；運動模型

高中物理學科的學習過程中，需要我們具備觀察及思考能力，并能夠結合物理實踐總結學習經驗，以便于更好地掌握物理定義及相關定律，奠定自己的物理基礎。物理運動模型是以物理問題研究及物理模型為基礎，可以在實際的解題過程中，通過抽象化的分析方式進行題目解析，對于物理運動知識的學習十分重要。

一、圓周運動模型

高中物理學習中，圓周運動是必須掌握的重要知識點，要明確圓周運動作為一種特殊曲線運動的獨特性質。在學習圓周運動相關知識時，我們已經掌握了一部分曲線運動規律，這使得我們對曲線運動有一定了解，就更加容易去理解圓周運動的概念。圓周運動模型學習中，勻速圓周運動較為常見，需要掌握勻速圓周運動的相關信息，包括線速度、角速度及周期等，明確這些相關信息之間的關聯性，以確保在實際的解題過程中，能夠熟練運用這些相關知識。

生活中常見的勻速圓周運動現象包括火車、汽車的轉彎，因此這一類型的例題較多。例如，火車繞著一座山體行駛，將火車頭及火車尾部分別視為一個點，將山體視作球體，則火車在進行勻速圓周運動時，火車頭及火車尾部在哪個方面的數據一致？（ ）。

A.線速度 B.角速度 C.加速度 D.軌道半徑

對該題目進行解析，可知該題目在運動模型分析中較為典型，因此在解析題目時，要首先明確圓周運動的具體規律，掌握圓周運動中相關元素之間的關聯。經過學習我們了解到，在勻速圓周運動中，線速度、角速度、運動周期及運動頻率之間存在一定關聯：[v=2πrT]；[ω=2πT]；[v=rω]。根據這些公式，可確定上述選項中，B選項為正確選項。

二、直線運動模型

直線運動是常見的運動形式，在高中物理學習中，直線運動被劃分為勻速直線運動及勻變速直線運動，首先對直線運動的相關概念及基礎定理充分理解，并明確直線運動中物體運動的特點。比如物體在進行直線運動時，速度始終不變，則為勻速直線運動，其運動長度及運動時間存在一定比值，瞬時速度方向及大小始終不變，物體的合外力為0。在生活實踐中，這種合外力為0的絕對勻速直線運動并不存在，是一種理想化的運動模型，但運用了勻速直線運動概念及特點的題型并不少見。

例如，車站行李傳送帶的運行過程中，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點傳送到B點，但并未及時取下，則此時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點滑動到B點時，v0=1m/s，且行李與傳送帶之間存在0.2的摩擦因數，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，需要繪制運動路線的草圖，假設行李質量為m，其在傳送到上滑動加速度為a，結合摩擦力公式F=am，帶入相關數據進行計算，確定加速度為2/s2，確定行李沖出之后的水平運動距離為0.9m，以及行李拋出的初速度為3.m/s，經過一系列計算，可確定傳送帶水平距離AB=2m。

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

三、平拋運動模型

平拋運動是一種勻變速曲線運動，其勻變速運動為加速運動，在運動中其運動軌跡為拋物線形式，并且不會受到多余外力的影響，只會受到重力的作用。在平拋運動中，以g代表加速度，可將其拆解為水平勻速直線運動及自由落體運動，便于進行題目解析。平拋運動模型在高考中出現的概率較大，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，會分別產生不同的效果。

例如，一個傾角為θ的斜面，向斜面拋出A、B兩個小球，小球運動的水平初速度為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小球下落時間之間的關系。

該題目中，A小球在斜面上垂直落下，球體與斜面接觸時，速度方向垂直與斜面，進行速度分解，則v1=v0，v2=gtA。由圖中可以看出，tanθ=[v1v2=v0gtA]；B小球從拋出點到與斜面落點的位移與斜面相互垂直，對小球位移進行拆解，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，物體在運動過程中，所受到的合力是始終相同的，初速度與合力之間并不相等，物體運動軌跡呈現為拋物線形式。針對平拋物體運動的問題，可將物體的運動拆解為水平運動及垂直運動。為了便于計算與分析，可繪制相應的運動分解圖像作為輔助，包括速度圖像、位移圖像、合速度圖像等。

四、結語

在高中物理學習過程中，必須掌握相應的物理運動模型，并基于相應例題及物理規律進行分析，以便于深入挖掘物理運動模型的內在要求，對物理運動現象成因加以確定，解析相關題目。另外，在物理問題解析的過程中，要靈活運動物理運動模型，分辨抽象化的物理運動問題，以強化對于物理知識的理解及應用水平。

參考文獻

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