物理学中的估算和近似处理法研究.doc

PAGE  PAGE 6 ★平桥中学高二年级研究性学习成果 物理学中近似处理与估算方法的研究 课题组组长：高二⒂ 余潇霄 课题组成员：高二⒂ 许志斌 忻紫贝 指导老师：忻传森 一、物理学中的近似处理 1、近似处理 近似处理法，是物理学研究的基本思想方法之一。观察物理现象、进行物理实验、建立物理模型、推导物理规律或结论，处处渗透着近似处理的思想方法。所谓近似处理法，就是突出主要因素，摒弃次要因素，进行近似处理。解决实际问题，其实就是一个近似处理的过程，忽略次要因素突出本质特征，从而建立物理模型，进而用已有的理论去解决问题。 对于我们学习者来说，善于对实际问题进行合理的近似处理，简化物理过程，找到简明的解决问题的方法，是科学素质和综合能力的体现。有一点特别值得强调，运用近似处理法解决物理问题，可以避免不必要的复杂推导和演算，从复杂的现象中揭示物理问题的本质。只有从实际问题中找出近似符合的条件，才能达到建立模型、简化运动、导出结论的目的。找出了近似处理的理由，也就是掌握了近似处理的方法。 2、常见的近似处理方法举要 ⑴直接运用数学近似公式 利用数学中的近似公式，可简化物理研究的过程，同时也可以减少计算的复杂程度。中学物理中常用的近似公式主要有：当很小时，；；；再比如等等。 ⑵将变化的物理量近似看成不变的物理量 在研究物体的运动变化时，如果一个物理量的变化，对物体运动所起的作用微不足道，那么在误差容许的范围内，可将其视为一个不变的物理量。 ⑶忽略次要物理进行近似 次要物理量，是指对物理过程影响不大的物理量，并非物理量值不大的物理量。在影响物体运动变化的物理量中，若一个量比另一个量大得多或小得多时，即可突出大得多的主要物理量，而忽略小得多的次要物理量进行近似处理。 二、物理学中近似处理的典型应用——物理估算 物理估算法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值和数量级进行快速计算和取值范围合理估测的方法。估算法是一种科学的近似计算，它不仅是一种常用的解题方法和思维方法，而且是一种重要的科学研究方法。 1、物理估算的特点 物理背景或物理过程比较模糊，待求量与已知量之间的联系比较隐蔽，解题过程中常需要对实际问题作出恰当的处理，不追求数据的精确而强调方法科学合理（一般只要求一位或两位有效数字，但数量级必须正确）。利用物理模型合理地进行估算，能免于繁琐的计算，省时省力，更有利于培养学生的思维的敏捷性和解决实际问题的能力。因此，估算能力的好坏从一个侧面反映学生的物理思维能力和科学创新素养。 2、利用近似处理进行物理估算的类型 ⑴应用数学办法的合理近似处理。在物理估算中，常应用一些数学公式和一些常量间关系所作的近似处理，如（弧度值），。 ⑵在实际中的一些等效处理。特别是电路中，遇到实际的电表时，要考虑内阻，因而可作等效处理。实际电压表可当作一个理想电压表和一个阻值很大的电阻串联；实际电流表可当作一个理想电流表和一个电阻值很小的电阻串联，再应用相应的串联规律处理。 3、解决估算问题的基本思路 ⑴建立必要的理想化模型 从大量的信息中，排除干扰信息，捕捉本质信息，突出主要因素，忽略次要因素，正确、灵活运用恰当的物理知识把复杂的实际过程简化和纯化为理想模型和理想过程。这是解答估算题的关键。 ⑵挖掘隐含的题设条件 有些估算题往往文句简洁，显性已知条件少或已知条件比较隐蔽，乍一看题，好象缺条件。我们只有通过认真审题，仔细推敲，才能挖掘出隐蔽的已知条件。 ⑶寻找估算的依据 弄清题意后，应利用与题中物理现象或物理过程密切相关的物理概念和物理规律，揭示题设条件中与要求回答的问题之间存在的物理关系，以此作为估算的依据，这是解题的重要环节。 ⑷理出简明的思路，科学处理数据 从解题依据出发，运用有关数学工具，并借助于物理常数及日常生活常识，简化求解过程和计算难度，科学处理数据，得出相应合理的结论，进而得到满足实际需要的结果。 三、中学物理中常见的近似处理与估算的案例 【案例一】在日常生活和学习中，我们熟知一些基本常识，一些物理常数，再结合相应的规律进行估算。 题1、一只普通家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流强度与下列哪一组数据较接近（ ） A、20A B2A C、0.2A D、0.02A 解析：基本常识是家用白炽灯额定电压是220v，正常发光时功率一般是几十瓦，比如为60瓦，有P=UI可得。应选C项 题2、设在平直公路上，以普通速度行驶的自行车，所受的阻力约为车重的0.02倍，骑车人的功率最接近（ ） A、10-1KW B、10-3KW C、1KW D、10KW 解析：基本常识是普通车速约为15~20km/h，假定为18km/h=5m/s，车重（包括人）