运用物理模型解题的基本模式PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,运用物理模型解题的基本模式,将实际问题理想化，建立理想的物理对象、过程模型，是我的们能够运用规律对事物及其发展过程进行深入研究和定量计算的前提条件。,在形象思维的平台上进行抽象的、逻辑思维是高中物理学习的特点之一。,1,从两道例题说起,例,1,、身高,1.8m,的跳高运动员，想要越过,1.8m,的横杆。他起跳的竖直分速度至少应该是多少？,2,头脑中出现实际情境,3,h=,1.8m,运动员的轨迹,h=,1.8m,h/,2,=,0.9m,运动员中心点的轨迹,h=,1.8m,h/,2,=,0.9m,h,运动员中心点实际的轨迹,中心点竖直的轨迹,简化模型的过程,4,再现规律,关联决策,竖直上抛所对应的规律有：（定竖直向上为正）,1,动力学公式：,a=-mg/m=-g .,.,运动学公式：,v,t,=v,0,gt .,h=v,0,t,-,gt,2,/,2,.,2,ah=v,t,2,-v,0,2,.,动能定理：,-,mgh=,0,-m,v,0,2,/2 .,.,动量定理：,-,mgt=,0,-m,v,0 .,.,机械能守恒定律,:,0,+m,v,0,2,/2=,mgh+,0,关联决策过程,:,已知,h,和,v,t,=0,求,v,0,可,联立，或单独用式或式,.,5,操作运算、,讨论结果,解得：,设：,h=,0.3m,可得：,v,0,=4.9m/s,只要运动员的竖直分速度,v,0,4.9m/s,就有可能跳过横杆,.,h+,h,v,0,=?,v,t,=0,6,2000,年,1,月,26,日我国发射了一颗同步卫星，其定点位置与东经,98,0,的经线在同一平面内，若把甘肃省嘉峪关的经度和纬度近似取为东经,98,0,北纬,=40,0,，已知地球的半径,R,、地球自转周期,T,、地球表面重力加速度,g,（视为常量）和光速,c,。试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需要的时间（要求用题给的已知量的符号表示）。,例,2,7,文字,模型,图,1,1,、同步卫星绕地球作圆周运动模型,2,、电磁波作匀速直线运动模型,嘉峪关,同步卫星,8,模型的空间转换,嘉峪关的所在经线剖面图,r,g,f,B,赤道,图,2,A,B,R,40,O,L,r,北极上空的俯视图,9,模型,规律决策,两个模型所对应的规律：,1,、光在真空中作匀速直线运动：,根据余弦定理：,2,、卫星所遵循的规律：,T,地,=T,卫,地球表面重力,10,运算操作,解上述方程：,11,习题的分类,从模型法解题的角度出发物理习题可以分成两类：,1,、模型不清楚，反应模型特点的条件隐藏较深。需要试题的文字勾画出物理情景（包括动态和静态情景），即在头脑中想象物体的运动过程和空间的几何关系。然后根据情景的特点找出它所对应的物理模型，运用模型的规律解决问题。,2,、模型清楚，解题需要的条件隐藏较深。这就需要考生学生根据问题所对应的物理模型，以模型的规律为依据建立动态情景。然后将条件、目标、物理情景、模型的规律四者关联起来，寻找解决问题的思路,12,模型化解题的基本步骤,1,情境,规律,模型,文字,讨论结 果,运算操 作,关联决 策,再现,分析特点,示意图,13,模型化解题的基本步骤,2,文字,情景,模型,规律,解决,14,高考物理解题模型之,一种典型的运动模型,15,16,例题：,1,、一长途公共汽车从车站出发作匀加速直线运动，突然发现少了一名乘客，司机于是刹车使车作匀减速直线运动停下来等这名乘客。整个过程历时,10,秒，车发生位移,15,米，求车运动过程中的最大速度。,点评,：由于这种题型情境单一，过程简单，通常会以选择题的形式出现,解析,：由模型分析讨论可知，车运动过程中的最大速度为其平均速度的倍。,而平均速度显然为,1.5m/s,，故其最大速度为,3m/s.,17,2,、一物体从静止出发以加速度,a,1,作匀加速直线运动，经过一段时间，突然改为以加速度,a,2,作匀减速直线运动，直至静止。全过程中位移为,S,，求运动全过程所用的时间。,点评,：同学们可以用多种方法求解这一问题，并对各种方法进行比较，目的是加深对这一模型的理解与应用这里提供两种比较典型的解法供大家参考,解法一,：设匀加速阶段所用时间为,t,1,，发生的位移为,S,1,，匀减速阶段所用时间为,t,2,，发生的位移为,S,2,，则显然有以下方程：,18,联立以上五个方程求解得：,19,解法二,：设全程的最大速度为，则匀加速阶段、匀减速阶段及全程的平均速度均为。于是有：,又：,20,得到：,比较,：解法一过程分析清楚明白，思维流畅，但求解方程的过程较复杂；解法二利用平均速度求解，解方程的过程较简单，但对同学们的思维品质要求较高，主要强调思维的发散性,不管用哪种方法，都必须要明确这一模型的特点，了解两个运动阶段之间的联系：即模型中的四个非常有用的等式,21,3,、一辆汽车从静止开始由甲地出发，沿平直公路开往乙地汽车先做匀加速运动接着做匀减速运动，开到乙地刚好停止其速度图像如图所示，那么在,0,t,0,和,t,0,3t,0,两段时间内,A,加速度大小比为,3,1,B,位移大小之比为,1,2,C,平均速度大小之比为,2,1,D,平均速度大小之比为,1,1,22,点评：这显然也是这一运动模型，只不过同学们要从图象中找准相关解题信息,解析：略,答案：,23,4,、如图，相距为,d,，水平放置的两块平行金属板,A,、,B,，其电容量为,C,，开始时两板均不带电，,A,板接地且中央有小孔，现将带电量为,q,质量为,m,的带电液滴，一滴一滴从小孔正上方,h,处由静止滴下，落向,B,板后电荷全部传给,B,板。求：,(1),第几滴液滴在,A,、,B,板间，将做匀速直线运动,?,(2),能够到达,B,板的液滴数不会超过多少滴,?,24,25,5,、（,04,年全国高考试卷一题,25,）一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的,AB,边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为,1,，盘与桌面间的动摩擦因数为,2,。现突然以恒定加速度,a,将桌布抽离桌面，加速度方向是水平的且垂直于,AB,边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度,a,满足的条件是什么？（以,g,表示重力加速度）,26,6,、（,05,年全一,23,题）原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地。从开始蹬地到离地是加速过程（视为匀加速），加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”。离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”。现有下列数据：人原地上跳的“加速距离”,d,1,=0.50m,，“竖直高度”,h,1,=1.0m,；跳蚤原地上跳的“加速距离”,d,2,=0.00080m,，“竖直高度”,h,2,=0.10m,。假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距离”仍为,0.50m,，则人上跳的“竖直高度”是多少？,27,7,、（北京海淀,06,二模）如图所示，在水平地面上放置一块质量为,M,的长平板,B,，在平板的上方某一高度处有一质量为,m,的物块,P,由静止开始落下。在平板上方附近存在“相互作用”的区域（如图中虚线所示区域），当物块,P,进入该区域内，,B,便会对,P,产生一个竖直向上的恒力,F,作用，使得,P,恰好不与,B,的上表面接触，且,F=Kmg,，其中,K=11,。在水平方向上,P,、,B,之间没有相互作用力。已知平板与地面间的动摩擦因数,=2.010,-3,，平板和物块的质量之比,M/m=10,。在,P,开始下落时，平板,B,有向左运动的速度,v,0,=0.20m/s,，,P,从开始下落到进入相互作用区域经历的时间,t,0,=0.50s,。设平板,B,足够长，保证物块,P,总能落到,B,板上方的相互作用区域内，忽略物块,P,受到的空气阻力，取重力加速度,g=10m/s,2,。求：,(1),物块,P,从开始下落到第一次回到初始位置所经历的时间。,(2),从物块,P,开始下落到平板,B,的运动速度减小为零这段时间内，,P,能回到初始位置的次数。,28,8.,如图所示,已知木板,A,的质量为,M,长度为,L,放在水平桌面上,且右端与桌面边缘对齐,.,滑块,B,（可以看成质点）的质量为,m,，放在上距右端处，开始时，、均处于静止状态，与之间的动摩擦因素为,，、与桌面间的动摩擦因素均为,，现给木板右端施加一水平向右的恒力的作用，使滑块恰好不掉下桌面，则力的大小应为多少？,29,9.,（,2007,山东潍坊检测）举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目，就“抓举”而言，其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲、支撑、起立、放下杠铃等六个步骤，图甲所示的照片表示了其中的几个状态。现只研究从发力到支撑这个过程：已知杠铃的直径,D=0.32m,，质量,m=120kg,，运动员从发力到支撑历时,t=0.6s,，为简便起见，可以认为在该过程中运动员作用在杠铃上的竖直向上的作用力与时间的关系如图乙所示，杠铃相应的速度与时间的关系如图丙所示。今用刻度尺测得照片中此杠铃的直径是,0.8cm,，从发力到支撑杠铃被举起的高度为,1.2cm,，空气阻力不计，,g,取,10m/s,2,。,（）算出该过程中杠铃被举起的实际高度,h,1,；,（）简要说明杠铃在该过程中的运动情况，并求出杠铃向上运动的最大速度,v,m,；,（）求出,F-t,图象中的,F,0,的值。,30,31,高考物理解题模型之,另一种典型的运动模型,32,物体在恒力,F,1,作用下从静止出发，作用一段时间后，撤去,F,1,同时换上另一与之相反的恒力,F,2,，在相同时间内物体回到出发点。,点评：,此运动模型可分为两个运动阶段，找出两个阶段的联系是求解此类问题的关键。,速度联系：第一阶段的末速度为第二阶段的初速度；,位移联系：两个阶段的位移等值、反向；,时间关系：两个阶段所用时间相等。,33,问题讨论：,两力（或加速度）的大小关系；,两力的功的关系；,两力的冲量的关系；,物体在图中,B,点和回到,A,点时的速度大小关系；,图中,B,、,C,及再回到,A,点时，物体的动量、动能关系。,34,两力（或加速度）的大小关系；,35,两力的功的关系；,两力均做正功，且,两力的冲量的关系；,作用时间相等，两力方向相反，且,故两力的冲量方向相反，大小,36,物体在图中,B,点和回到,A,点时的速度大小关系；,由动能定理有：,联立以上三式得：,图中物体在点及再回到,A,点时的动量、动能关系。,显然有：,且方向相反,k2,k1,37,练习：在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块。开始时滑块静止。若在滑块所在空间加一水平匀强电场,E,1,持续一段时间后立刻换成与,E,1,相反方向的匀强电场,E,2,。当电场,E,2,与电场,E,1,持续时间相同时，滑块恰好回到初始位置，且具有动能,E,k,。在上述过程中，,E,1,对滑块的电场力做功为,W,1,，冲量大小为,I,1,；,E,2,对滑块的电场力做功为,W,2,，冲量大小为,I,2,。则,38,