高考物理二轮专题复习课件：类比思想

专题复习：类比思想从高考题谈起极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图2所示a-t图像,求电梯在第1s内的速度改变量Δv1和第2s末的速率v2;主要内容一、物理学发展中的类比思想二、物理模型建立中的类比思想三、物理规律应用中的类比思想一、物理学发展中的类比思想4、场的研究中的类比1、光的本性认识中的类比2、库仑定律建立中的类比3、引力常量测量中的类比1、光的本性认识中的类比牛顿惠更斯类比实物粒子的运动特征提出光的微粒说类比机械波的传播特征提出光的波动说麦克斯韦在干涉、衍射等基础上提出光的电磁说，光是电磁波爱因斯坦在光电效应基础上提出光的光子说，光是光子流光的波粒二象性德布罗意类比研究提出物质波光?库仑库仑定律扭秤实验思想方法1、小量放大思想2、电荷均分原理牛顿万有引力定律m1m2rq1q2r类比万有引力定律猜想两点电荷间的作用力与两物体间的万有引力遵循相似的规律。2、库仑定律建立中的类比类比库仑扭秤实验的原理、小量放大的思想，设计扭秤实验测量物体间的引力，从而计算引力常量。1798年，测出引力常量G的数值卡文迪许万有引力定律库仑定律1785年3、引力常量测量中的类比4、场的研究中的类比场的力特征，强弱描述。类比，建立场概念电荷电荷电场磁体磁体磁场场线描述4、场的研究中的类比场的力特征，强弱描述。类比，建立场概念电荷电荷电场磁体磁体磁场地球物体重力场、引力场描述引力场强弱的物理量？质量引力4、场的研究中的类比场的力特征，强弱描述。类比，建立场概念电荷电荷电场磁体磁体磁场场线描述地球物体重力场、引力场引力场线4、场的研究中的类比场的能特征电场力做功与路径无关重力做功与路径无关质量用类比思想解决问题极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q的比值,即由于重力做功与路径无关,可以类比静电场电势的定义,将重力场中物体在某点的重力势能Ep与其质量m的比值,叫做“重力势”,即电势φ和重力势φG都是反映场的能性质的物理量,仅由场自身的因素决定。二、物理模型建立中的类比思想1、行星运动模型与原子核式结构模型的类比2、弹簧振子系统与两分子系统模型的类比3、“碰撞模型”的类比4、“点电荷电场模型”与“电磁辐射模型”的类比1、行星运动模型与原子核式结构模型的类比宏观天体运动模型微观电子运动模型类比理想化处理：匀速圆周运动向心力来源：宏观万有引力向心力来源：微观库仑引力能量连续能量量子化r越大，运动越慢，动能越小总能量越大势能越大1、行星运动模型与原子核式结构模型的类比宏观天体运动模型微观电子运动模型某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动A．半径越大，加速度越大B．半径越小，周期越大C．半径越大，角速度越小D．半径越小，线速度越小假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么A．地球公转周期大于火星的公转周期B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度火地DC两分子系统弹簧振子系统2、弹簧振子系统与两分子系统模型的类比分子间距为平衡距离分子间距小于平衡距离分子间距大于平衡距离弹力为0分子力为0弹力沿轴线向外分子力表现为斥力弹力沿轴线向内分子力表现为引力弹性势能最小分子势能最小r越小弹性势能越大r越小分子势能越大r越大弹性势能越大r越大分子势能越大两分子系统弹簧振子系统2、弹簧振子系统与两分子系统模型的类比rr0Fo分子力引力斥力rrr0EP3、“碰撞模型”的类比弹性碰撞:非弹性碰撞:碰撞中有其它形式能的产生，相互作用后，系统的机械能减少。碰撞中只有物体间动能、势能的转化，相互作用前后，系统的机械能不变。完全非弹性碰撞:两个物体碰撞后结为一体(速度相同），系统的机械能减少最多3、“碰撞模型”的类比一动一静的弹性碰撞:v1v2=0光滑若m1=m2，则v1'=0，v2'=v1，相当于两球交换速度若m1<<m2，则v1'≈-v1

，v2'≈0m1m2若m1>m2

，则v1'>0，v2'>0若m1<m2

，则v1'<0，v2'>0

若m1>>m2，则v1'≈v1，v2'≈2v13、“碰撞模型”的类比光滑水平面v0mMv共原长最短v0ABmMABQΔEv共MQBAv0AB3、“碰撞模型”的类比原长v1ABv2原长光滑水平面v0mMv共MQv0AB3、“碰撞模型”的类比v1ABv2原长原长光滑水平面v0mMv共MQv0AB3、“碰撞模型”的类比QΔEv共v1ABv2++ABv0++ABv共++ABv1v2原长原长最短3、“碰撞模型”的类比光滑水平面v0ABv0mMΔE++ABv0带有1/4光滑圆弧轨道质量为M的滑车静止于光滑水平面上，如图所示，一质量为m的小球以速度v0水平冲上滑车，当小球上行再返回并脱离滑车时，小球不可能的运动形式是：A.向左平抛运动B.向右平抛运动C.自由落体运动D.圆周运动v0Mm用类比思想解决问题D若m=M，则v1=0右平抛若m>M，则v1与v0同向若m<M，则v1与v0反向自由落体左平抛4、“点电荷电场模型”与“电磁辐射模型”的类比半径为R的球面辐射模型，球体表面积S=4πR2点光源S用类比思想解决问题(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述。b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道,电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。a.设直径为100m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2;b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。用类比思想解决问题(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述。b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道,电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。分析：类比球面辐射模型解：单位面积上条数N与r2成反比用类比思想解决问题(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。a.设直径为100m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2;天体电磁波源S望远镜接收分析：类比球面辐射模型P收=P单S

S∝r2P收

∝r2用类比思想解决问题b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。RPR三、物理规律应用中的类比思想1、机械能守恒与复合场中能量守恒的类比2、物理图象中的类比1、机械能守恒与复合场中能量守恒的类比分析能量的转化情况单摆弹簧振子匀强电场中,不可伸长的绝缘细绳一端系着带负电小球另一端固定于O点,小球在竖直平面内做圆周运动带电粒子射入点电荷电场中，运动轨迹如实线KLMN动能和重力势能相互转化系统动能、重力势能、弹性势能相互转化动能和电势能相互转化动能、重力势能、电势能相互转化FFG弹性势能和重力势能的总和最小的位置？轨迹上4个点中粒子动能最小的位置？小球动能最小的位置？动能最大？势能最大？势能最大？F=G平衡位置2、物理图象中的类比类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图2所示a-t图像,求电梯在第1s内的速度改变量Δv1和第2s末的速率v2;a=Δv/ΔtΔx=vΔttvv=Δx/ΔtΔv=aΔttvta