物理模型与物理问题处理市公开课金奖市赛课一等奖课件

物理模型

与物理问题处理

第1页第1页

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物理模型，如物质、长度、时间、空间等，由于它们都是以各自相应现实原型（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。2、物理学目的在于结识自然，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系，并在不断改变着。面对复杂多变自然界，人们着手研究时，总是遵循这样一条主要办法论原则，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，逐次进一步。依据这条原则，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朴问题逐一突破。正是基于这个思维过程，人们创建了“物理模型”这一工具和概念来处理问题。第2页第2页

“通过物理概念和规律学习过程，理解物理学研究办法，结识物理试验、物理模型和数学工具在物剪发展过程中作用”

《普通高中物理课程原则》

第3页第3页【例1】一跳水运动员从离水面10m高平台上向上跃起,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0.45m达到最高点，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，他可用于完毕空中动作时间是______s。（计算时，能够把运动员看作所有质量集中在重心一个质点，g取10m/s2，结果保留二位数）一、实际模型抽象

参考答案：1.7s第4页第4页【例2】一升降机在箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，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，（A）升降机速度不断减小（B）升降机加速度不断变大（C）先是弹力做负功小于重力做正功，然后是弹力做负功不小于重力做正功（D）到最低点时，升降机加速度值一定不小于重力加速度值。参考答案：CD第5页第5页【例3】

人心脏每跳一次大约输送8×10-5m3血液，正常人血压（可看作心脏压送血液压强）平均值约为1.5×104Pa，心跳约每分钟70次。据此估测心脏平均功率约为________W。参考答案：1.4W第6页第6页

二、抽象模型还原

【例4】单摆模型第7页第7页例4-1：固定光滑圆弧轨道AB部分所相应圆心角小于5°，末端切线水平。两个相同小球a、b分别从轨道顶端和正中由静止开始下滑，比较它们到达轨道底端所用时间：ta＿＿tb。参考答案：等于第8页第8页例4-2：已知如图，匀强电场方向水平向右，场强E=1.5×106V/m，丝线长l=40cm，上端系于O点，下端系质量为m=1.0×10-4kg，带电量为q=+4.9×10-10C小球，将小球从最低点A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？（2）摆动过程中小球最大速度是多大？OAE

参考答案：74°1.4m/s第9页第9页【例5】碰撞模型v0v1v2mAmBmBmA特殊情况：v1=v2第10页第10页例5-1：一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m,如图所表示。现给活塞一个水平向左初速度v0,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

。v0mm参考答案：第11页第11页例5-2：如图所表示，在光滑水平面上静止放置一块长为50cm、质量为1kg木板，在木板左端有一质量为1kg小铜块（可视为质点），一颗质量为10g子弹以200m/s速度射向铜块，碰撞后以100m/s速度被反向弹回。要使铜块不从木板右端滑下，求铜块与木板间动摩擦原因至少为多少？（g取10m/s2）参考答案：0.45第12页第12页例5-3：如图所表示，两根间距为l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构成。其水平段加有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置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m，电阻为r金属棒ab，从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段，圆弧段MN半径为R，所对圆心角为60°，求：（1）ab棒刚进入磁场区域时，通过导体棒中电流；（2）cd棒能到达最大速度；（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所产生电热。参考答案：第13页第13页【例6】氢原子模型ω第14页第14页例6-1：质量为m、电量为q质点在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点，其速度方向改变角度为θ（弧度），AB弧长为s，则AB两点间电势差及AB弧中点场强大小分别为φA-φB=

，E=

。参考答案：第15页第15页【例7】流体模型（从处理问题办法角度来还原）I=nqSvBAvt第16页第16页例7-1：如图所表示，宇宙飞船以v=1.0104m/s速度进入尘埃区，设尘埃均匀分布密度=2.010-5kg/m3,飞船触尘正截面积S=5.0m2，且认为尘埃与飞船作用后都附着在飞船上，则飞船受到尘埃平均作用力为多大？1.0104N参考答案：v第17页第17页【例8】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，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中P、Q金属板上就会汇集电荷，产生电压。设图中两块金属板长度均为a，宽度均为b，金属板平行且正对放置，间距为d，其间有匀强磁场，磁感应强度为B，等离子体流速为v（保持不变）、电阻率为，外接负载电阻阻值为R。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，求通过负载电阻电流I。vR××××××××B××等离子体PQba三、建立模型处理物理问题参考答案：第18页第18页【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。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积为A小喷口，喷口离地高度为h，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a、b，其中棒b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a中通有垂直纸面向里恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口水平距离为S。若液体密度为p，不计所有阻力，求：（1）活塞移动速度；（2）该装置功率。参考答案：1、2、第19页第19页

做物理习题是学习物理主要部分，做习题时同样能够体会、理解物理学思想办法和研究办法。以实际物理问题为背景，通过抽象建立抱负