物理模型与物理问题处理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

物理模型物理模型 与物理问题处理与物理问题处理 第1页物理模型概念和创建背景物理模型概念和创建背景 1、从广义上讲，物理学中各种基本概念和过程都可视作、从广义上讲，物理学中各种基本概念和过程都可视作物理模型，如物质、长度、时间、空间等，因为它们都是以各物理模型，如物质、长度、时间、空间等，因为它们都是以各自对应现实原型（实体）为背景加以抽象出来物理概念；从狭自对应现实原型（实体）为背景加以抽象出来物理概念；从狭义上讲，只有那些反应特定问题或特定详细事物结构才叫物理义上讲，只有那些反应特定问题或特定详细事物结构才叫物理模型，如高中阶段提到质点、匀速直线运动等，普通情况下，模型，如高中阶段提到质点、匀速直线运动等，普通情况下，我们谈都是狭义上物理模型。我们谈都是狭义上物理模型。2、物理学目标在于认识自然，把握自然，而自然界中任何、物理学目标在于认识自然，把握自然，而自然界中任何事物都与其它事物之间存在着千丝万缕联络，并在不停改变着。事物都与其它事物之间存在着千丝万缕联络，并在不停改变着。面对复杂多变自然界，人们着手研究时，总是遵照这么一条主面对复杂多变自然界，人们着手研究时，总是遵照这么一条主要方法论标准，即忽略次要原因、抓住主要矛盾，或从简到繁、要方法论标准，即忽略次要原因、抓住主要矛盾，或从简到繁、由易到难，循序渐进，逐次深入。依据这条标准，人们在处理由易到难，循序渐进，逐次深入。依据这条标准，人们在处理复杂问题时，总是试图把复杂问题分解成若干个较为简单问题复杂问题时，总是试图把复杂问题分解成若干个较为简单问题逐一突破。正是基于这个思维过程，人们创建了逐一突破。正是基于这个思维过程，人们创建了“物理模型物理模型”这一工具和概念来处理问题。这一工具和概念来处理问题。第2页“经过物理概念和规律学习过程，经过物理概念和规律学习过程，了解物理学研究方法，认识物理试了解物理学研究方法，认识物理试验、验、物理模型物理模型和数学工具在物剪发和数学工具在物剪发展过程中作用展过程中作用”普通高中物理课程标准普通高中物理课程标准 第3页【例【例1】一跳水运动员从离水面】一跳水运动员从离水面10m高平台上向上跃高平台上向上跃起起,举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长中点，跃起后重心升高脚全长中点，跃起后重心升高0.45m到达最高点，到达最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他平方向运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作时间是可用于完成空中动作时间是_s。（计算时，。（计算时，能够把运动员看作全部质量集中在重心一个质点，能够把运动员看作全部质量集中在重心一个质点，g取取10m/s2，结果保留二位数），结果保留二位数）一、实际模型抽象一、实际模型抽象 参考答案：参考答案：1.7s第4页【例【例2】一升降机在箱底装有若干个弹簧，设在某次事故】一升降机在箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中止裂，忽略摩擦力，则升降机在中，升降机吊索在空中止裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点一段运动过程中，从弹簧下端触地后直到最低点一段运动过程中，（A）升降机速度不停减小）升降机速度不停减小（B）升降机加速度不停变大）升降机加速度不停变大（C）先是弹力做负功小于重力做正功，然后是弹力做）先是弹力做负功小于重力做正功，然后是弹力做负功大于重力做正功负功大于重力做正功（D）到最低点时，升降机加速度值一定大于重力加速）到最低点时，升降机加速度值一定大于重力加速度值。度值。参考答案：参考答案：CD第5页【例【例3】人心脏每跳一次大约输送人心脏每跳一次大约输送810-5m3血液，血液，正常人血压（可看作心脏压送血液压强）平均值正常人血压（可看作心脏压送血液压强）平均值约为约为1.5104Pa，心跳约每分钟，心跳约每分钟70次。据此估测心次。据此估测心脏平均功率约为脏平均功率约为_W。参考答案：参考答案：1.4W第6页 二、抽象模型还原二、抽象模型还原【例【例4】单摆模型】单摆模型第7页例例4-1：固定光滑圆弧轨道：固定光滑圆弧轨道AB部分所对应圆心角小部分所对应圆心角小于于5，末端切线水平。两个相同小球，末端切线水平。两个相同小球a、b分别从轨分别从轨道顶端和正中由静止开始下滑，比较它们抵达轨道道顶端和正中由静止开始下滑，比较它们抵达轨道底端所用时间：底端所用时间：tatb。参考答案：等于参考答案：等于第8页例例4-2：已知如图，匀强电场方向水平向右，场强已知如图，匀强电场方向水平向右，场强E=1.5106V/m，丝线长，丝线长l=40cm，上端系于，上端系于O点，下端点，下端系质量为系质量为m=1.010-4kg，带电量为，带电量为q=+4.910-10C小球，小球，将小球从最低点将小球从最低点A由静止释放，求：由静止释放，求：（1）小球摆到最高点时丝线与竖直方向夹角多大？）小球摆到最高点时丝线与竖直方向夹角多大？（2）摆动过程中小球最大速度是多大？）摆动过程中小球最大速度是多大？OAE 参考答案：参考答案：741.4m/s第9页【例【例5】碰撞模型】碰撞模型v0v1v2mAmBmBmA特殊情况：特殊情况：v1=v2第10页例例5-1：一放置在光滑水平面上汽缸，用活塞封闭一：一放置在光滑水平面上汽缸，用活塞封闭一定质量气体，汽缸和活塞质量均为定质量气体，汽缸和活塞质量均为m,如图所表示。如图所表示。现给活塞一个水平向左初速度现给活塞一个水平向左初速度v0,使其向左运动，使其向左运动，则在以后运动中，被封闭气体内能改变最大值为则在以后运动中，被封闭气体内能改变最大值为。v0mm参考答案：参考答案：第11页例例5-2：如图所表示，在光滑水平面上静止放置一块：如图所表示，在光滑水平面上静止放置一块长为长为50cm、质量为、质量为1kg木板，在木板左端有一质量木板，在木板左端有一质量为为1kg小铜块（可视为质点），一颗质量为小铜块（可视为质点），一颗质量为10g子弹子弹以以200m/s速度射向铜块，碰撞后以速度射向铜块，碰撞后以100m/s速度被反速度被反向弹回。要使铜块不从木板右端滑下，求铜块与木向弹回。要使铜块不从木板右端滑下，求铜块与木板间动摩擦原因最少为多少？（板间动摩擦原因最少为多少？（g取取10m/s2）参考答案：参考答案：0.45第12页例例5-3：如图所表示，两根间距为：如图所表示，两根间距为l光滑金属导轨（不计电阻），光滑金属导轨（不计电阻），由一段圆弧部分与一段无限长水平段部分组成。其水平段加有由一段圆弧部分与一段无限长水平段部分组成。其水平段加有竖直向下方向匀强磁场，磁感应强度为竖直向下方向匀强磁场，磁感应强度为B，导轨水平段上静止放，导轨水平段上静止放置一金属棒置一金属棒cd，质量为，质量为2m，电阻为，电阻为2r。另一质量为。另一质量为m，电阻为，电阻为r金属棒金属棒ab，从圆弧段，从圆弧段M处由静止释放下滑至处由静止释放下滑至N处进入水平段，圆处进入水平段，圆弧段弧段MN半径为半径为R，所对圆心角为，所对圆心角为60，求：，求：（1）ab棒刚进入磁场区域时，经过导体棒中电流；棒刚进入磁场区域时，经过导体棒中电流；（2）cd棒能抵达最大速度；棒能抵达最大速度；（3）cd棒由静止抵达最大速度过程中，系统所产生电热。棒由静止抵达最大速度过程中，系统所产生电热。参考答案：参考答案：第13页【例【例6】氢原子模型】氢原子模型 第14页例例6-1：质量为：质量为m、电量为、电量为q质点在静电力作用下质点在静电力作用下以恒定速率以恒定速率v沿圆弧从沿圆弧从A点运动到点运动到B点，其速度方点，其速度方向改变角度为向改变角度为（弧度），（弧度），AB弧长为弧长为s，则，则AB两两点间电势差及点间电势差及AB弧中点场强大小分别为弧中点场强大小分别为A-B=，E=。参考答案：参考答案：第15页【例【例7】流体模型】流体模型（从处理问题方法角度来还原）（从处理问题方法角度来还原）I=nqSvBAvt第16页例例7-1：如图所表示，宇宙飞船以：如图所表示，宇宙飞船以v=1.0 104m/s速度进速度进入尘埃区，设尘埃均匀分布密度入尘埃区，设尘埃均匀分布密度=2.0 10-5kg/m3,飞飞船触船触尘正截面积尘正截面积S=5.0m2，且认为尘埃与，且认为尘埃与飞船作用后飞船作用后都附着在飞船上，则飞船受到都附着在飞船上，则飞船受到尘埃平均作用力为多大尘埃平均作用力为多大？1.0 104N参考答案：参考答案：v第17页【例【例8】图是磁流体发电机发电原理图：将一束等离子体】图是磁流体发电机发电原理图：将一束等离子体（即高温下电离气体，含有大量带正电和带负电微粒，而（即高温下电离气体，含有大量带正电和带负电微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中从整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中P、Q金属板上就金属板上就会聚集电荷，产生电压。设图中两块金属板长度均为会聚集电荷，产生电压。设图中两块金属板长度均为a，宽度均为宽度均为b，金属板平行且正对放置，间距为，金属板平行且正对放置，间距为d，其间有匀，其间有匀强磁场，磁感应强度为强磁场，磁感应强度为B，等离子体流速为，等离子体流速为v（保持不变）、（保持不变）、电阻率为电阻率为，外接负载电阻阻值为，外接负载电阻阻值为R。等离子体从一侧沿垂。等离子体从一侧沿垂直磁场且与金属板平行方向进入两板间，求经过负载电阻直磁场且与金属板平行方向进入两板间，求经过负载电阻电流电流I。vR B等离子体PQ ba三、建立模型处理物理问题三、建立模型处理物理问题参考答案：参考答案：第18页【例【例9】如图所表示为利用电磁作用输送非导电液体装置示意图。】如图所表示为利用电磁作用输送非导电液体装置示意图。一边长为一边长为L、截面为正方形塑料管道水平放置，其右端面上有一、截面为正方形塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为截面积为A小喷口，喷口离地高度为小喷口，喷口离地高度为h，管道中有一绝缘活塞。在，管道中有一绝缘活塞。在活塞中部和上部分别嵌有两根金属棒活塞中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒，其中棒b两端与一电两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上匀强磁场中。当棒压表相连，整个装置放在竖直向上匀强磁场中。当棒a中通有垂直中通有垂直纸面向里恒定电流纸面向里恒定电流I时，活塞向右匀速推进液体从喷口水平射出，时，活塞向右匀速推进液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口水平距离为液体落地点离喷口水平距离为S。若液体密度为。若液体密度为p，不计全部阻力，不计全部阻力，求：求：（1）活塞移动速度；（）活塞移动速度；（2）该装置功率。）该装置功率。参考答案：参考答案：1、2、第19页 做物理习题是学习物理主要部分，做习题时一做物理习题是学习物理主要部分，做习题时一样能够体会、了解物理学思想方法和研究方法。以样能够体会、了解物理学思想方法和研究方法。以实际物理问题为背景，经过抽象建立理想化模型，实际物理问题为背景，经过抽象建立理想化模型，再应用已经有规律去求解，从而得到新结论（规律）再应用已经有规律去求解，从而得到新结论（规律），这对同学们而言，就是一个创新思维活动。要摒，这对同学们而言，就是一个创新思维活动。要摒弃那种单一重复操演，选择一些灵活性、开拓性、弃那种单一重复操演，选择一些灵活性、开拓性、应用性、发散性物理习题，经过自己努力去研究、应用性、发散性物理习题，经过自己努力去研究、探索，并能够及时归纳和反思，这既能培养同学们探索，并能够及时归纳和反思，这既能培养同学们创新能力，同时也能使同学们在应试时表现出很强创新能力，同时也能使同学们在应试时表现出很强竞争实力。竞争实力。期期 望望第20页再再见见 ！第21页