物理模型题的求解方法
物理模型题的求解方法
河南省信阳市新县高级中学吴国富
随着高考改革的深入，命题更加侧重于对考生应用能力及创新能力的考查，大量实践应用型、信息给予型和估算型试题频繁出现。如何从实际情景中构建物理模型，借助物理规律解决实际问题，是考查考生思维品质的一个重要因素，本文采撷几例予以归纳，引导同学们掌握物理模型题的求解方法，达到培养学生灵活思变和创造性思维能力的目
的。
一、通过审题摄取题干信息
物理模型题中常设置某种新情景，提出新问题或介绍现实生活中的一个具体现象或过程，要求考生在通过阅读题干材料后根据阅读理解的水平去甄别筛选有用的物理信
息，为建立物理模型开好局起好步。
例1在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图为这种电磁泵的结构图。将导管放在磁场中，当电流通过导电液体时，这种液体即被驱动。如果导管中截面面积为a·h，磁场的宽度为L，磁感应强度为B，液体穿过磁场区域的电流强度为I，
求驱动力造成的压强差为多少？
分析：题源背景是电磁泵问题，旨在考查摄取信息构建模型的实践创新能力。题干中用了相当数量的文字介绍电磁泵，但在涉及到液体被驱动原因时又避而不谈，有意设下陷阱。通过审题发现：当电流流过液体时，液体即为载流导体，在磁场中将受安培力作用而被驱动，所以液体通电后可视为导体，从电磁场的原理图中可抽象出如图所示的
模型，即通电导体在磁场中受力模型。
解析：以载流导体为研究对象，设液体沿V的方向流动，根据安培力公式知载流导体受到的安培力为F=BIh，其方向由左手定则判定。又压强，且S=a·h，联立解
得。
二、弄清题给信息的诸因素中起主要作用的要素
在研究纷繁复杂的自然界时，为突出现象的本质，使规律简单明晰，常将研究对象加以抽象，保留起决定影响的主要因素，以突出其特征及规律。在求解物理模型题时也可忽略次要因素，简化问题，为建立理想化的模型奠定基础。
例2(05年全国Ⅰ卷)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”d1=0．50m，“竖直高度”h1=1．0m；跳蚤原地上跳的“加速距离”d2=0．00080m，“竖直高度”h2=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？
分析：题干向我们介绍了加速距离和竖直高度这些新概念，并将人的跳高和跳蚤的跳高过程进行对比。通过仔细审题不难发现“人和跳蚤的整个运动过程都视为质点”且“人具有与跳蚤相等的起跳加速度”这两条关键信息，从而为问题的顺利求解铺平了道
路。
解析：用a表示跳蚤起跳的加速度，V表示离地时的速度，则对加速过程和离地后
的上升过程分别有V2=2ad2和V2=2gh2成立。
若假想人具有和跳蚤相同的加速度a，令V0表示在这种假想下人离地时的速度，H 表示与此相应的竖直高度，则加速过程和离地后上升过程分别满足=2ad1和=2gH，
整理得，代入数值解得H=63m。
三、类比联想构建模型
在仔细审题抓住关键信息的基础上，可通过类比联想或抽象概括、或逻辑推理、或原型启发去寻找物理规律与已有信息的相似、相近或联系，将复杂的物理现象和过程转
化成为理想的、等效的、简单的物理模型，把新情景问题转化为简单而熟悉的模型来解
决。
例3有一条干涸的水渠，其底部是半径很大（约几十米）的圆弧，两位同学在水渠底部溜旱冰，他们带有旱冰鞋、秒表、长约1米的光滑木板，在溜冰间隙他们想用现有器材估测该水渠底部的圆弧半径，请你帮助他们设计测量的方案来？
分析：本题初看起来觉得无从下手，但经仔细推敲可类比联想单摆的运动来处理，将旱冰鞋放在渠底做往复运动，如果忽略阻力，旱冰鞋的运动与单摆的小角摆动相同，用秒表测出振动的周期代入周期公式求解即可。此外还可以构造竖直面内等时圆模型来处理，将长木板的一端搁在水渠底部的最低点，另一端靠在水渠底部的圆弧上，那么在长木板与竖直方向的铅垂线所决定的平面内可作一个以长木板为弦的圆，此时旱冰鞋在光滑长木板上滑动的时间与重物自由下落直径所用的时间是相等的，再运用相应的规律
进行求解。
解析：
方法一：使旱冰鞋在底部做小角摆动，用秒表次出N次往复运动的时间t，依单摆的周期公式可得，可得水渠底部的圆弧半径约为。
方法二：用旱冰鞋找出水渠的最低点后，将长木板的一端搁在水渠底部的最低点，另一端靠在水渠底部的圆弧上，用秒表测出旱冰鞋从长木板一端滑到另一端的时间t，
因等时圆内物体沿任一光滑弦滑动的时间都是相同的，故有，即。
四、选择相关的物理规律求解
通过观察分析，提炼出现实情景的物理模型后，可纳入到相关的知识体系中结合某些物理关系，给出一定的条件，提出需要求解的物理量，最后按常规问题的求解方法列
方程求解。
例4如图为一个方形的装水容器，当容器以加速度a向右做匀加速运动时，求容
器的水面与水平面的夹角θ为多大？
分析：当容器匀加速运动时，设容器内的水面与水平面的夹角为θ，类似于一个斜面，我们可以运用斜面模型，取一微元水为研究对象，在重力和支持力的共同作用下向右做匀加速运动，它与放在光滑斜面上的小物体运动遵循相同的规律，再运用牛顿运动
求解。
解析：取质量为m的微元水为研究对象，由受力图可得Nsinθ=ma和Ncosθ=mg，联立解得容器的水面与水平面的夹角。
形形色色的物理模型题源于生产和生活，初看起来解决此类问题较为复杂。如果我们能通过认真审题而摄取信息，甄别筛选有用的物理信息，再类比分析找出其中所遵循的物理规律，将题目隐含的物理现象或过程抽象成模型，正确运用模型对实际问题进行研究，不但能够顺利求解，而且还能加深对概念及规律的理解，提高处理现实问题的能
力。
高中物理力学模型
╰ α 高中物理力学模型 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物 体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物 体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型 （搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tg θ物体沿斜面匀速下滑或静止 μ> tg θ物体静止于斜面 μ< tg θ物体沿斜面加速下滑a=g(sin θ一μcos θ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg(g a )时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ V B =R 2g ?mgR=22 1B mv 假设单B 下摆,最低点的速度整体下摆2mgR=mg 2R +'2B '2A mv 21mv 2 1+ 'A 'B V 2V = ? 'A V =gR 53 ； ' A ' B V 2V == gR 256> V B =R 2g 所以AB 杆对B 做正功，AB 杆对A 做负功 若 V 0 中学物理实验常用方法 一、观察法 物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。 观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件, 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。常用观察方法有： 1.观察重点, 排除无关因素的干扰。如做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象———塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时交待, 提醒学生, 然后再进行 分析。 2.前后对比观察, 抓住因果关系。如学习密度一节时, 我首先让学生区分铜块、铁块、铝块、石块、酒精、水等物体, 通过观察它们的颜色、状态、软硬来辨认。然后出示用纸包住的相同体积的铜块、铁块、铝块, 怎样区分它们? 学生通过实验发现, 它们的质量不同, 因而得出相同体积的物体质量不同, 也是物 质的一种特性, 从而引入密度概念。 3.正、反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。如探究声音的产生, 即无声又有声；探究沸点与气压的关系时, 即增大气压, 沸点升高, 减小气压, 沸点降低。 二、控制变量法 控制变量法是指一个物理量与多个物理量有关, 把多因素的问题变成多个 单因素的问题, 分别加以研究, 最后再综合解决。利用控制变量法研究物理问题, 有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向, 有利于培养学生的科学素养, 使学生学会学习。如导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻都有关系, 研究导体中的电流跟这段导体两端的电压时, 控制导体的电阻不变, 改变导体两端电压, 看导体中电流的变化, 通过学生实验, 得出欧姆定律I=U/R。另外,研究导体的 电阻大小、滑动摩擦力的大小、液体压强的大小、浮力大小、动能和重力势能大小、电流的热量的大小、压力的作用效果、滑轮组的机械效率、电磁铁的磁性强弱、产生感应电流方向也都用到了控制变量法。 高考物理解题模型 目录 第一章运动和力 (1) 一、追及、相遇模型 (1) 二、先加速后减速模型 (4) 三、斜面模型 (6) 四、挂件模型 (11) 五、弹簧模型（动力学） (18) 第二章圆周运动 (20) 一、水平方向的圆盘模型 (20) 二、行星模型 (23) 第三章功和能 (1) 一、水平方向的弹性碰撞 (1) 二、水平方向的非弹性碰撞 (6) 三、人船模型 (9) 四、爆炸反冲模型 (11) 第四章力学综合 (13) 一、解题模型： (13) 二、滑轮模型 (19) 三、渡河模型 (23) 第五章电路 (1) 一、电路的动态变化 (1) 二、交变电流 (6) 第六章电磁场 (1) 一、电磁场中的单杆模型 (1) 二、电磁流量计模型 (7) 三、回旋加速模型 (10) 四、磁偏转模型 (15) 第一章 运动和力 一、追及、相遇模型 模型讲解： 1． 火车甲正以速度v 1向前行驶，司机突然发现前方距甲d 处有火车乙正以较小速度v 2同向匀速行 驶，于是他立即刹车，使火车做匀减速运动。为了使两车不相撞，加速度a 应满足什么条件？ 解析：设以火车乙为参照物，则甲相对乙做初速为)(21v v -、加速度为a 的匀减速运动。若甲相对乙的速度为零时两车不相撞，则此后就不会相撞。因此，不相撞的临界条件是：甲车减速到与乙车车速相同时，甲相对乙的位移为d 。 即：d v v a ad v v 2)(2)(02 212 21-=-=--，， 故不相撞的条件为d v v a 2)(2 21-≥ 2． 甲、乙两物体相距s ，在同一直线上同方向做匀减速运动，速度减为零后就保持静止不动。甲物 体在前，初速度为v 1，加速度大小为a 1。乙物体在后，初速度为v 2，加速度大小为a 2且知v 1 复变函数与积分变换 综合试题（一） 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．设cos z i =，则（ ） A ． Im 0z = B ．Re z π= C ．0z = D ．argz π= 2．复数3(cos ,sin )55z i ππ =--的三角表示式为（ ） A ．443(cos ,sin )55i ππ- B ．443(cos ,sin )55i ππ- C ．44 3(cos ,sin )55i ππ D ．44 3(cos ,sin )55 i ππ-- 3．设C 为正向圆周|z|=1，则积分 ?c z dz ||等于（ ） A ．0 B ．2πi C ．2π D ．－2π 4．设函数()0 z f z e d ζζζ= ? ，则()f z 等于（ ） A ．1++z z e ze B ．1-+z z e ze C ．1-+-z z e ze D ．1+-z z e ze 解答： 5．1z =-是函数 4 1) (z z cot +π的（ ） A ． 3阶极点 B ．4阶极点 C ．5阶极点 D ．6阶极点 6．下列映射中，把角形域0arg 4 z π << 保角映射成单位圆内部|w|<1的为（ ） A ．4411z w z +=- B ．44-11z w z =+ C ．44z i w z i -=+ D ．44z i w z i +=- 7. 线性变换[]i i z z i z a e z i z i z a θω---= =-++- ( ） A.将上半平面Im z >0映射为上半平面Im ω>0 B.将上半平面Im z >0映射为单位圆|ω|<1 C.将单位圆|z|<1映射为上半平面Im ω>0 D.将单位圆|z|<1映射为单位圆|ω|<1 8.若()(,)(,)f z u x y iv x y =+在Z 平面上解析，(,)(cos sin )x v x y e y y x y =+，则(,)u x y = （ ） A.(cos sin )y e y y x y -) B.(cos sin )x e x y x y - 高中典型物理模型及方法（精华） ◆1.连接体模型：是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 记住：N= 21 12 12 m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力), 一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用?F 2 12m m m N += 讨论：①F 1≠0；F 2=0 122F=(m +m )a N=m a N= 2 12 m F m m + ② F 1≠0；F 2≠0 N= 211212 m F m m m F ++ (20F =就是上面的情况) F=2 11221m m g)(m m g)(m m ++ F=122112m (m )m (m gsin )m m g θ++ F=A B B 12 m (m )m F m m g ++ F 1>F 2 m 1>m 2 N 1 N 5对6=F M m (m 为第6个以后的质量) 第12对13的作用力 N 12对13=F nm 12)m -(n ◆2.水流星模型(竖直平面内的圆周运动——是典型的变速圆周运动) 研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态。(圆周运动实例) ①火车转弯 ②汽车过拱桥、凹桥 3 ③飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力。 ④物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）和物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）。 ⑤万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆、（关健要搞清楚向心力怎样提供的） （1）火车转弯：设火车弯道处内外轨高度差为h ，内外轨间距L ，转弯半径R 。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力F 合提供向心力。 为转弯时规定速度）（得由合002 0sin tan v L Rgh v R v m L h mg mg mg F ===≈=θθR g v ?=θtan 0 (是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件) ①当火车行驶速率V 等于V 0时，F 合=F 向，内外轨道对轮缘都没有侧 压力 ②当火车行驶V 大于V 0时，F 合 《初中物理电学综合解题万能模型》 电压相同的两个电路中：电流比等于电阻的反比. 电学综合题共同的特点是首先通过通断开关，形成两种或两种以上的电路状态，（这是一个将整体化为部分的过程对应学生能力中的分析能力）每一个电路中都会给一部分已知，基本是我们熟知的这几个物理量---电流，电压，电阻，电功率。最后会给某两个电路中的物理量之间的比值关系。（这其实是将两个电路状态进行综合） 所以解电学综合题，首先要进行分析，将一道题化成一个简单电路，并且画出等效电路图并且确定电表测量哪个用电器，这一步非常重要，一定要画对，因为不同的的电路连接方式，物理量之间的关系不同，规律不同，这一步错，之后的所有步骤都会错，会白白浪费时间。判断电路连接方式的方法有两种，一，电流流向法，二，等电势法，也叫节点法。往往我们要两种方法结合在一起应用，可以快速准确的确定电路连接方式和画出等效电路图。这两种方法，是我们的必备的基本功，一定要好熟练掌握。（化整为零，将整体变为部分，是难度降低，从而使为题得以解决我们都知道愚公移山的故事，我们没有那么大的力量一次性将整个山移走，但是我们可以一筐一筐的将土移走，这样可以将不可能完成的事得以变成现实,解题与此相类似) 分析结束，就要进行综合，这样可以把不同电路的已知条件综合在一起，有利于解题（题目之所以难解，是因为已知太少，综合可以零散的已知整合在一起从而很方便的找到未知。题目一般会给几个综合性的已知，比如电流比，电压比，功率比，电阻比。我们要充分运用这些已知。那么如何应用呢？ 上面的这个万能模型，系统直观的展现了应用的思路。电路连接方式发生变化的时，不变的是用电器的电阻和电源电压，变化的是流过用电器的电流，其两端的电压以及电功率。我们都学过串并联电路的规律，电阻比决定电流比，电压比和功率之比，也就是不变量决定变量。也就是说如果我们找到了不变量电阻以及电阻之间的关系，那么其他的量都能确定。所以我们要想办法通过题目中所给的变量比---电流比，电压比，功率比，找到电阻比，这是我们努力的方向，应该有这样的意识。 天津工业大学（2009—2010学年第一学期） 《数学物理方法》(A)试卷解答2009.12 理学院) 特别提示：请考生在密封线左侧的指定位置按照要求填写个人信息,若写在其它处视为作弊。本试卷共有四道大题,请认真核对后做答,若有疑问请与监考教师联系。 一 填空题(每题3分,共10小题) 1. 复数 i e +1 的指数式为：i ee ； 三角形式为：)1sin 1(cos i e + . 2. 以复数 0z 为圆心，以任意小正实数ε 为半径作一圆，则圆内所有点的集合称为0z 点的 邻域 . 3. 函数在一点可导与解析是 不等价的 (什么关系？). 4. 给出矢量场旋度的散度值，即=????f ? 0 . 5. 一般说来，在区域内，只要有一个简单的闭合曲线其内有不属 ------------------------------- 密封线 ---------------------------------------- 密封线 ---------------------------------------- 密封线--------------------------------------- 学院 专业班 学号 姓名 装订线 装订线 装订线 于该区域的点，这样的区域称为 复通区域 . 6. 若函数)(z f 在某点0z 不可导，而在0z 的任意小邻域内除0z 外处处可导，则称0z 为)(z f 的 孤立奇点 . 7. δ函数的挑选性为 ? ∞ ∞ -=-)()()(00t f d t f ττδτ. 8. 在数学上，定解条件是指 边界条件 和 初始条件 . 9. 常见的三种类型的数学物理方程分别为 波动方程 、 输运方程 和 稳定场方程 . 10. 写出l 阶勒让德方程: 0)1(2)1(222 =Θ++Θ -Θ-l l dx d x dx d x . 二 计算题(每小题7分，共6小题) 1. )(z 的实部xy y x y x u +-=22),(，求该解析函数 第十八章原子结构 新课标要求 1．内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。 例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。 2．活动建议 观看有关原子结构的科普影片。 新课程学习 18．4 玻尔的原子模型 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解玻尔原子理论的主要内容。 2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 （二）过程与方法 通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 （三）情感、态度与价值观 培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 ★教学重点 玻尔原子理论的基本假设。 ★教学难点 玻尔理论对氢光谱的解释。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问： 1．α粒子散射实验的现象是什么？ 2．原子核式结构学说的内容是什么？ 3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾 教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。 （二）进行新课 1．玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量） （本假设针对线状谱提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可 初中物理常用的实验及科学方法 初中物理常用的主要实验方法： 1.控制变量法 2.等效替代法 3.转换法 4.实验推理法（理想实验法） 5.类比法 6.物理模型法（理想模型法） 一、使用控制变量法的实验 1.探究物体运动的快慢； 2.探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系； 3.探究物体的动能大小与质量和速度的关系； 4.探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系； 5.探究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 6.探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关； 7.探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系； 8.探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系； 9.探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。 10.探究电流产生的热量与电流、电阻的关系. 二、等效替代法：将某个物理量用另外一个物理量来替代，得到同样的结论的方法。 1、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积； 2、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小； 3、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值； 4、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像； 5、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。 三、转换法：在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质现象或所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。 注意：“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。 转换法的实验例子： 1、利用小球的振动来判断发声体在振动； 2、根据苹果落地的现象证明重力的存在； 3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果； 4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小； 5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化； 6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在； 7、通过扩散现象研究分子的热运动； 8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否发光去确定； 9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转动来判断； 高中典型物理模型及方法 ◆1.连接体模型：是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 记住：N= 211212 m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力), 一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用?F 2 12m m m N += 讨论：①F 1≠0；F 2=0 122F=(m +m )a N=m a N= 2 12 m F m m + ② F 1≠0；F 2≠0 N= 211212 m F m m m F ++ (20F =就是上面的情 况) F=211221m m g)(m m g)(m m ++ F=122112 m (m )m (m gsin )m m g θ++ F=A B B 12 m (m )m F m m g ++ F 1>F 2 m 1>m 2 N 1 高中物理模型解题 模型解题归类 一、刹车类问题 匀减速到速度为零即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及到最后阶段（到速度为零）的运动，可把这个阶段看成反向、初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动。 【题1】汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动，可以明显地看出滑动的痕迹，即常说的刹车线。由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度的大小，因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车轮胎跟地面的动摩擦因数是0.7，刹车线长是14m，汽车在紧急刹车前的速度是否超过事故路段的最高限速50km/h？ 【题2】一辆汽车以72km/h速率行驶，现因故紧急刹车并最终终止运动，已知汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2，则从开始刹车经过5秒汽车通过的位移是多大 二、类竖直上抛运动问题 物体先做匀加速运动，到速度为零后，反向做匀加速运动，加速过程的加速度与减速运动过程的加速度相同。此类问题要注意到过程的对称性，解题时可以分为上升过程和下落过程，也可以取整个过程求解。 【题1】一滑块以20m/s滑上一足够长的斜面，已知滑块加速度的大小为5m/s2，则经过5秒滑块通过的位移是多大？ 【题2】物体沿光滑斜面匀减速上滑，加速度大小为4m/s2，6s后又返回原点。那么下述结论正确的是（） A物体开始沿斜面上滑时的速度为12m/s B物体开始沿斜面上滑时的速度为10m/s C物体沿斜面上滑的最大位移是18m D物体沿斜面上滑的最大位移是15m 三、追及相遇问题 两物体在同一直线上同向运动时，由于二者速度关系的变化，会导致二者之间的距离的变化，出现追及相撞的现象。两物体在同一直线上相向运动时，会出现相遇的现象。解决此类问题的关键是两者的位移关系，即抓住：“两物体同时出现在空间上的同一点。分析方法有：物理分析法、极值法、图像法。常见追及模型有两个：速度大者（减速）追速度小者（匀速）、速度小者（初速度为零的匀加速直线运动）追速度大者（匀速）、 1、速度大者（减速）追速度小者（匀速）：（有三种情况） 初中物理模型--精选全解 一、电学模型（一） 模型口诀 先判串联和并联，电表测量然后判； 一路通底必是串，若有分支是并联； A 表相当于导线，并联短路会出现； 如果发现它并源，毁表毁源太凄惨； 若有电器与它并，电路发生局部短； V 表可并不可串，串时相当电路断； 如果发现它被串，电流为零应当然。 模型思考 你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？ 你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？ 你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？ 模型归纳示图 去表法 串联电路 标电流法 并联电路 节点法 去元件法 正确识别电路办法 A V 明晰电压表电流表测量电路部分 部分电阻变化 总电阻变化 总电流变化 部分电流、部分电压、电表示数 电功、电功率 故障已给出 假设法 判断电路故障 电路图分析 故障未给出短路 串、并连接 断路 电器连接方式 使用注意 电表用途 判断电流电压示数 串、并联电路的识别方法 电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。 一、串联电路 如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点： （1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。 （2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。 （3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。 二、并联电路 如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点： （1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。 （2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。 （3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。 三、识别电路方法 高中物理模型教学的理论研究 发表时间：2020-03-11T17:45:22.177Z 来源：《教育学文摘》2020年4月总第334期作者：董英梅[导读] 山东省招远第一中学265400 一、物理模型的定义 物理模型定义为：为了充分了解和研究对象的本质，根据研究对象和问题的特点：通过对所研究的系统比较、等效、综合等的思维方法对所给的系统做简化的描述和模拟。学习竖直上抛时，我们可以把背跃式跳高简化成以重心为研究对象的竖直上抛运动，高台跳水也可简化抽象成竖直上抛，高台跳水可以下落到抛出点以下，发射导弹是斜上抛模型，电场中带电离子在匀强电场中初速度与电场力夹角大于 90°的情景也是斜上抛模型，而初速度和电场力夹角为90°是类平抛，处理方法和平抛相类似。高中阶段学生所学的物理规律和定律都有一定的物理模型相联系。解决物理问题其实就是构建物理模型和应用物理模型的过程。 二、物理模型的分类 1.根据研究对象——对象模型 比如：质点模型、弹簧模型、电容器模型、连接体模型、双星模型、斜面模型、点电荷模型、电场模型、线圈模型、连接体模型、通电导线模型、电阻模型、变压器模型、气体模型、氢原子模型、光子模型、传送带模型、测电阻模型、打点计时器模型、杆+导轨模型等等。 2.根据过程分析——状态模型、过程模型 比如：状态模型：共点力作用下的静态（动态）平衡状态模型、超失重模型、临界状态模型、碰撞模型、爆炸反冲模型等等。过程模型：圆周运动模型、匀变速曲线模型、匀变速直线模型、平抛、类平抛模型、机车启动模型、电路的动态变化模型、电磁感应模型、带电离子在电磁场中的偏转模型、远距离输电模型、气体状态变化模型、核裂变和核聚变模型等等。 3.根据应用规律——方法模型 比如：图像模型、动力学模型、机械能守恒模型，动量守恒模型，万有引力与航天模型，测电阻的方法模型，等效重力场模型，能量守恒模型，动能定理模型，动量定律模型，带电离子在电磁场中的运动模型等等。 模型的划分也不是一成不变的，可根据教学的需要灵活的归类。 三、物理模型的特征 1.抽象性与形象性的统一 如：质点模型，质点实际生活中并不存在，它是一个理想化的模型，但是它们有实际的意义，它是根据研究问题的性质，有时可以忽略物体的大小和形状，将物体抽象成一个有质量的点。与质点相类似的还有电场中的点电荷，气体中的理想气体等等。 2.科学性与假定性的统一 物理的建模过程是学生对所研究的物理过程通过分析抓住它的主要特征，经过比较、抽象、概括、推理、逻辑论证得出的一个具有实际意义的能够解决问题的物理模型，它具有科学性。同时建模的过程要利用抽象思维、直觉思维，对客观事物进行假象，然后通过理论或实验验证它的可靠性，因此，物理模型具有一定的假定性。如：玻尔提出的氢原子模型（能级结构），他是在发现了氢原子的线状谱后，经典的电磁理论无法解释的情况下提出的假设，这一假设能够解释氢原子光谱，该假设一直被应用至今。 3.简洁性与美学性的统一 物理建模的过程对一些复杂的问题进行了抽象化的处理。略去了一些次要的因素，有利于我们抓住事物的本质，让一些复杂的问题变得简单。建模过程中模型的体会和理解被定律的内涵所深深的吸引，体现了物理模型的和谐之美。如：赫兹发现了光电效应的三个现象后，经典的波动理论无法解释该现象。爱因斯坦提出了光子说，强调光子和电子是一一对应的关系，一个光子只能把能量给一个电子，光电子得到能量的过程不需要时间的积累，且光电子从金属逸出的过程遵循能量守恒，即爱因斯坦光电效应方程hv=Wo+EKm。爱因斯坦光子说的提出具有简洁性和美学性。 四、物理模型在高三教学过程中的作用 1.物理模型的建立有利于学生对物理概念，物理定理和物理规律的准确的理解 学生在高一、高二的学习中已经学习了一些物理概念、物理规律和物理定理，已经储备了一些物理的基础知识，只是大部分学生对这些物理概念和定理并不是十分的理解，更不会灵活的应用，只是简单的死记硬背，“复制粘贴”物理题目，被动式学习对一些问题的认识不深刻、理解不透彻，形不成完整的物理知识体系。如：在复习能量部分时，学生对动能定理和机械能守恒定律的理解不够清楚，抓不住动能的变化看合外力做功，机械能的变化看其它力做功，其它力做功不包括重力和系统内的弹簧弹力做功，但合外力做功包括重力和系统内的弹簧弹力做功，本质理解不好，学生通过构建正确的有意义的物理模型，有助于学生抓住一些定理定律的本质，知道了分析物理模型的入手点，不至于只会乱套公式。通过物理模型的教学有利于提高学生的思维品质，提高学生的理解和接收知识，解决问题的能力，且对知识系统的对比理解，更有利于学生对物理基本规律和定理的理解，处理物理问题整体的思路更为清晰、开阔。 2.培养学生的抽象思维能力和创新能力 高中部分许多物理知识比较抽象难懂，学生不易理解和接受，尤其是遇到复杂的物理问题解决起来比较困难时，采用模型教学，突出主要因素，忽略次要因素，引导学生对获取的信息进行物理模型的转化，去粗取精、去伪存真，抓住物理模型的主要特点，建立清晰的物理情景，有助于学生抽象思维的培养。高三学生从思维训练的角度对学生建模能力的培养是对学生进行创新能力的培养，更有助于提高学生的探究能力。 高中物理模型法解题模板 ————斜面问题模型 【模型概述】在每年各地的高考卷中几乎都有关于斜面模型的试题．我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理清解题思路和选择解题方法． 1．自由释放的滑块能在斜面上(如图1－1 甲所示)匀速下滑时，m与M之间的动摩擦因数μ＝g tan θ． 图1－1甲 2．自由释放的滑块在斜面上(如图1－1 甲所示)： (1)静止或匀速下滑时，斜面M对水平地面的静摩擦力为零； (2)加速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向右； (3)减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左． 3．自由释放的滑块在斜面上(如图1－1乙所示)匀速下滑时，M对水平地面的静摩擦力为零，这一过程中再在m上加上任何方向的作用力，(在m停止前)M 对水平地面的静摩擦力依然为零． 图1－1乙 4．悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图2－2所示)： 图1－2 (1)向下的加速度a ＝g sin θ时，悬绳稳定时将垂直于斜面； (2)向下的加速度a ＞g sin θ时，悬绳稳定时将偏离垂直方向向上； (3)向下的加速度a ＜g sin θ时，悬绳将偏离垂直方向向下． 5．在倾角为θ的斜面上以速度v 0平抛一小球(如图2－3所示)： 图1－3 (1)落到斜面上的时间t ＝2v 0tan θg ； (2)落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角α恒定，且tan α＝2tan θ，与初速度无关； (3)经过t c ＝v 0tan θg 小球距斜面最远，最大距离d ＝(v 0sin θ)22g cos θ ． 6．如图1－4所示，当整体有向右的加速度a ＝g tan θ时，m 能在斜面上保持相对静止(斜面光滑）． 图1－4 7．在如图1－5所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨光滑时， ab 棒所能达到的稳定速度v m ＝mgR sin θB 2L 2 ． 图1－5 通用模型解题法初中物理 赢在教育 物理教师：喻老师 QQ：41975427 一、电学模型（一） 模型口诀 先判串联和并联，电表测量然后判； 一路通底必是串，若有分支是并联； A 表相当于导线，并联短路会出现； 如果发现它并源，毁表毁源太凄惨； 若有电器与它并，电路发生局部短； V 表可并不可串，串时相当电路断； 如果发现它被串，电流为零应当然。 模型思考 你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？ 你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？ 你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？ 模型归纳示图 串联电路 标电流法 并联电路 节点法 去元件法 明晰电压表电流表测量电路部分 部分电阻变化 总电阻变化 总电流变化 部分电流、部分电压、电表示数 电功、电功率 故障已给出 假设法 判断电路故障 故障未给出短路 串、并连接断路 正 确识别电路 办法 判断 电流 电压 示数 电表用途 串、并联电路的识别方法 电路连接有两种基本方法──串联与并联。 对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。 一、串联电路 如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点： （1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。 （2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。 （3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。 二、并联电路 如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点： （1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。 （2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。 （3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。 三、识别电路方法 1．定义法：综合运用上面介绍串并联电路的连接特点及用电器工作特点，针对一些简单、规则的电路是行之有效的方法，也是其它方法的基础。 2．路径识别法：根据串并联电路连接特点，串联的整个电路只有一条电流的路径，如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。 例题1如图1所示的电路，是判断连接方式是串联还是并联？ 滑块—木板模型 一、模型概述 滑块－木板模型(如图a)，涉及摩擦力分析、相对运动、摩擦生热，多次互相作用，属于多物体多过程问题，知识综合性较强，对能力要求较高，另外，常见的子弹射击木板(如图b)、圆环在直杆中滑动(如图c)都属于滑块类问题，处理方法与滑块－木板模型类似。 二、滑块—木板类问题的解题思路与技巧： 1．通过受力分析判断滑块和木板各自的运动状态（具体做什么运动）； 2．判断滑块与木板间是否存在相对运动。滑块与木板存在相对运动的临界条件是什么？ ⑴运动学条件：若两物体速度或加速度不等，则会相对滑动。 ⑵动力学条件：假设两物体间无相对滑动，先用整体法算出共同加速度，再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力f；比较f与最大静摩擦力f m的关系，若f > f m，则发生相对滑动；否则不会发生相对滑动。 3. 分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度； 4. 对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移. 5. 计算滑块和木板的相对位移（即两者的位移差或位移和）； 6. 如果滑块和木板能达到共同速度，计算共同速度和达到共同速度所需要的时间； 7. 滑块滑离木板的临界条件是什么？ 当木板的长度一定时，滑块可能从木板滑下，恰好滑到木板的边缘达到共同速度（相对静止）是滑块滑离木板的临界条件。 【典例1】如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F＝kt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线中正确的是(如下图所示)（） 一、电学模型（一） 模型口诀 先判串联和并联，电表测量然后判； 一路通底必是串，若有分支是并联； A 表相当于导线，并联短路会出现； 如果发现它并源，毁表毁源太凄惨； 若有电器与它并，电路发生局部短； V 表可并不可串，串时相当电路断； 如果发现它被串，电流为零应当然。 模型思考 你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？ 你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？ 你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？ 模型归纳示图 去表法 串联电路 标电流法 并联电路 节点法 去元件法 正确识别电路办法 明晰电压表电流表测量电路部分 部分电阻变化 总电阻变化 总电流变化 部分电流、部分电压、电表示数 电功、电功率 故障已给出 假设法 判断电路故障 电路图分析 故障未给出短路 串、并连接 断路 电器连接方式 使用注意 电表用途 判断电流电压示数 串、并联电路的识别方法 电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。 一、串联电路 如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点： （1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。 （2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。 （3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。 二、并联电路 如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点： （1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。 （2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。 （3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。 三、识别电路方法 1．定义法：综合运用上面介绍串并联电路的连接特点及用电器工作特点，针对一些简单、规则的电路是行之有效的方法，也是其它方法的基础。 2．路径识别法：根据串并联电路连接特点，串联的整个电路只有一条电流的路径，如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。 例题1如图1所示的电路，是判断连接方式是串联还是并联？初中物理实验常用的十二种方法
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