新课程人教版高二物理物理模型的构建解析.ppt

物理模型的构建 解决物理问题的基本方法 1、 底面半径为r，高为h的圆锥形陀螺在光滑水平桌面上快速绕轴旋转，同时以速度v0向右运动，若陀螺的转动轴在全部时间内都保持竖直，则v0至少等于多少，才能使陀螺从桌面滑出后不会与桌边发生碰撞? 文字?情景 确定研究对象:题意中说明，陀螺运动时既有转动又有平动。我们把它当作什么样的研究对象呢？从题文中发现：“陀螺的转动轴在全部时间内都保持竖直”，因此将陀螺当作平动的物体研究。依照题意画出陀螺平动的草图。 情景?模型 A点的轨迹恰好经过桌边 陀螺不会与桌面接触 取陀螺运动左上边缘 A点为研究对象 A点做平抛运动。 模型?规律?操作运算 解答：水平方向上：r= v0 t 竖直方向上：h＝ 解得： v0＝ 为了保证不擦边， v0 总结：上题中构造了两个理想模型，质点的对象模型，平抛运动的过程模型。复杂的陀螺运动抽象成为理想的质点做平抛运动。理想化过程是模型法的精髓。 建立“物理模型”是物理学最重要和有效的研究方法 2、 鸵鸟是当今世界上最大的鸟．有人说，如果鸵鸟能长出一副与身体大小成比例的翅膀，就能飞起来．是不是这样呢?生物学统计的结论得出：鸟扇动翅膀，获得上举力的大小可以表示为F＝cSv2，式中S为翅膀展开后的面积，v为鸟的运动速度，而c是一个比例常数．我们不妨以燕子和鸵鸟为例，假设鸵鸟能长出和燕子同样比例的大翅膀．已知燕子的最小飞行速度是5.5m/s，鸵鸟的最大奔跑速度为11.5m/s，又测得鸵鸟的体高是燕子的25倍，试分析鸵鸟能飞起来吗? 文字?情景?对象模型 研究对象不能当作质点，因为需要考虑鸟的体积、面积等因素，而且是估算问题，所以将鸟近似看作立方体模型。 过程模型?规律 对鸟做受力分析：竖直向上的上举力和竖直向下的重力。 鸟飞起来是个加速过程，至少在空中悬浮,加速度为零。加速度为零的加速过程。 可由牛顿第二定律求解。 练习1：如风速加倍，建筑物受到的风力将变为原来的（ ） A、2倍 B、4倍 C、6倍 D、8倍 情景?对象模型?过程模型 运用碰撞过程求解 运用运动规律求解 解：B运动到最高点时，A、B受力如图 物理解题中常见的模型 物理解题中常见的模型 结束语 高考中你所面对的所有问题都是有模型依据的，模型所对应的规律也是早已被验证是正确的。你的工作：一是将具体的问题转化成一个模型；二是将这个模型所遵循的所有规律都找出来。 复习的建议 1、多题归一，就是找模型。 2、遇到新题特别要想想模型。 * * h r v0 h r A A A v0 A 理想化的物理对象模型 实际问题的过程 理想化的物理过程模型 实际的研究对象 物理模型所对应的规律 模型思维方法是对研究对象加以简化和抽象，突出 主要因素，忽略次要因素，进行研究和处理物理问 题的一般方法。 h S 解：由牛顿第二定律ΣF＝ma ，可得： cSv2= mg cSv2=ρShg 所以: v∝ vt:vy=1:5 vt= 5vy= 27.5m/s11.5m/s 结论：鸵鸟飞不起来。 操作运算 讨论结果 vt s v 对象模型：长方体气柱 过程模型：碰撞过程 解：气体柱和墙壁相作用过程，运用牛顿定律 Ft=mv=ρ·vt ·s ·v 得F= ρsv ·v 故，风速加倍，墙壁受力为原来的4倍 发散：流动的气体、液体，电子流和其他粒子流都 可以构造长方体的对象模型，其特点是与流动的速 度有关。 练习2：如图所示，A、B两木块质量均为m，固定在弹簧的两端，竖直放置，力F作用在B木块上，A、B均静止，当撤去F后，B向上运动到最高点时，A恰好离开地面，求F的大小。 A B F A B F 情景?对象模型?过程模型 对象模型：B物体?质点 过程模型：振动(最高最低点的 加速度等大反向） mg F1 mg F2 A B 对A木块：F1=mg 对B木块：F2+mg=ma 所以，a=2g F撤去后瞬间，B的加速度a=2g 受力如图： F3－mg=ma 得F3=3mg F未撤去之前，受力如图，由静止得 F3=mg+F 得F=2mg B mg F3 F3 mg F B 与物体的大小无关，所受力为共点力 静止、匀速直线运动、匀（变）加速直线运动，抛体运动、圆周运动 质点 特征 过程模型 对象模型 不计大