高中物理常用的理想化模型
高中物理力学模型的归类与总结

高中物理力学模型的归类与总结福建省沙县金沙高级中学365500物理模型是高中物理知识的重要载体,其中绝大多数内容都是以物理模型为基础和载体向学生传递知识的。
物理模型不仅是学生获得物理知识的一种基本方法,更是一种培养学生应用能力和创新能力的重要工具。
本文主要讲述了物理模型的概念及分类方法,并结合整个高中物理中的重点和难点知识对物理模型进行分类与总结,最后指出运用物理模型教学的意义。
解决物理问题最重要的方法是建立物理模型,可以将物理问题总结为这样的一句话:处于某种物理状态或某种物理过程中的某物理研究对象在某物理条件下的问题。
在物理学中,不论是解决什么样的问题,都应遵循以下的四个原则:其一,明确研究和学习的对象。
其二,明确研究和学习的对象所处的状态。
其三,明确状态的变化过程及此过程中的特征。
其四,选择正确的方式解决该物理问题。
由以上对物理问题的特点及解决物理问题方法的思考,拟分高中物理模型为以下三类:1.对象模型:对象模型是由用来代替实际物体的具体物质组成,且能代表研究对象本质的实物系统。
2.条件模型:高中物理模型中的条件模型就是将研究对象所处的外部条件理想化,舍去条件中的非本质因素,抓住其本质因素,将所研究的问题化难为易而建立起来的一种模型。
3.过程模型:过程模型是将物理过程理想化、纯粹化后抽象出的新的物理过程。
分清影响物理过程的主要因素和次要因素,只保留其中的主要因素,忽略次要因素,即得到了过程模型。
根据以上对物理模型的分类,本文从力学从以上三种模型对高中物理模型进行归类与总结。
一、在力学中常见的对象模型1.质点:把物体看成是没有质量,只有大小的点。
在研究物理问题时,若物体的形状和大小对所研究的问题影响很小或没有影响时,我们就可以把所研究的对象看成质点。
那么,在何种的情况下,物体的形状和大小是不是对所研究的问题影响很小或没有影响呢?通过观察可以发现,在以下的三种情况下可以将研究的对象看成质点:(1)物体只做平动;(2)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果;(3)物体的位移远远大于物体本身的尺寸,如远航的巨轮,人造卫星等。
高中物理模型的归类与分析

本科毕业论文(设计)题目:高中物理模型的归类与分析作者单位:物理学与信息技术学院专业:物理学作者姓名:任艳华***师:***提交日期:二一六年四月高中物理模型的归类与总结任艳华摘要:物理模型是高中物理知识的重要载体,其中绝大多数内容都是以物理模型为基础和载体向学生传递知识的。
物理模型不仅是学生获得物理知识的一种基本方法,更是一种培养学生应用能力和创新能力的重要工具。
本文主要讲述物理模型的概念及分类方法,并结合整个高中物理中的重点和难点知识对物理模型进行分类与总结,最后指出运用物理模型教学的意义。
关键词:物理模型;高中物理教学;教学意义物理学是一门重要的自然科学,它研究的对象是自然界最普遍、最基本的运动形态及物质结构相互作用和运动规律的学科。
自然界的各种各种事物之间存在着千丝万缕的关系,并且复杂多变。
因此,为了探讨物理事物的本质,根据所研究的具体问题或问题的特点,用科学抽象的思维方法对问题进行抽象的描述,抓住事物主要的、本质的特征,忽略其次要的、非本质的因素,将所研究对象进行简化、高度抽象而建立起来的一种新的物理形象----即物理模型。
1.高中物理模型的概述1.1物理模型的含义“模型”一词来自于“Modulus”,意为样本、尺度、标准。
钱学森先生曾给模型下过这样的定义:模型就是通过对问题现象的分解、分析,利用已知原理,吸取主要因素,省略次要因素,而创造出的一幅图画。
[1]根据物理模型的特点,美国学者David Hestenes(1995)认为,物理模型是对物理系统和某一物理过程的抽象化表征,它可以表征系统的结构及其某一方面的特征或运动规律等。
[2]据此我们可以得出物理模型是对客观原型的一种“概念化”的抽象描述,这种描述包括了对客观实物的结构、某一方面的特征等。
1.2建立物理模型的意义经过抽象思维构思出来的物理模型,可以简化物理学所分析、研究的复杂问题,且模型中得出的结果与客观实际又不会有明显的偏差。
理想模型法在高中热学中的应用2

理想模型法在高中热学中的应用理想模型法把研究对象理想化,抓住研究对象的主要方面忽略次要方面进而找到研究对象的本质规律。
实践证明理想模型法是物理研究的一种非常有效的方法,也是高中物理中一种常用的方法。
高中热学主要包括两部分内容,微观的分子动理论部分和宏观的气体状态变化规律部分。
理想模型法是热学部分常用的一种方法,微观的分子动理论部分我们常把组成物质的原子当成一个理想的球体进而可以估测分子的直径等,宏观的气体状态变化规律部分我们通常把气体当成理想气体来处理,理想气体就是分子体积和分子间的相互作用忽略不计的气体。
我们在热学中运用理想模型法把问题大大简化了,并且所得结果跟实际吻合的相当好。
一、宏观的气体状态变化规律我们高中阶段通常把气体看成理想气体,实际中是没有理想气体的,只要在温度不太高,压强不太大的情况下实际气体接近理想气体。
理想气体的特点是分子可以看成质点,分子间的相互作用可以忽略,分子之间的碰撞是弹性碰撞。
描述宏观气体状态的是状态参量——温度、压强和体积。
理想气体的状态参量遵守气体的三个实验定律(玻意耳定律、查理定律和盖.吕萨克定律),这三个定律是我们处理气体状态变化规律的问题的根据。
例1(2015年山东卷)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象;如图,截面积为S 的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K ,压强为大气压强P 0。
当封闭气体温度上升至303K 时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部压强立即减为P 0,温度仍为303K 。
再经过一段时间,内部气体温度恢复到300K 。
整个过程中封闭气体均可视为理想气体。
求:(ⅰ)当温度上升到303K 且尚未放气时,封闭气体的压强;(ⅱ)当温度恢复到300K 时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
试题分析:(ⅰ)气体进行等容变化,开始时,压强P 0,温度T 0=300K ;当温度上升到303K 且尚未放气时,压强为P 1,温度T 1=303K ;根据0101P P T T =可得:110000303 1.01300T P P P P T ===,(ⅱ)当内部气体温度恢复到300K 时,由等容变化方程可得:0210P P T T =,解得002001300303 1.01T P P P P T ===,当杯盖恰被顶起时有:10PS mg P S =+,若将杯盖提起时所需的最小力满足:min 20F P S P S mg +=+,解得:min 002010.0210100F P S P S =≈。
高中物理电场知识点汇总

高中物理电场知识点汇总物理概念和术语是学习物理学的基础,只有熟练掌握才能抓住问题的实质和关键。
下面是小编为大家整理的有关高中物理电场知识点汇总,希望对你们有帮助!高中物理电场知识点汇总1重要性:电场和磁场是高中物理研究的两个很主要的内容,因为这两个领域可以包含力学、运动学的绝大部分内容,所以电场在高考中的地位是很高的。
作用主要就是联系运动学、力学、磁场、能量的纽带。
它们一起混合起来进行考试是高考物理大题的常用考察方式。
点电荷电场线口诀:光芒四射正点电——正点电荷的电场线均匀射向四面八方。
万箭齐中负点电——负点电荷的电场线从四面八方指向负点电荷。
等量同号蝶双飞——等量同性电荷的电场线形状像“蝶双飞”等量异号灯一盏——等量异性电荷的电场线形状像“一盏灯笼”电场口诀:电场选择不头疼,抓住线面不放松,电场中有等势面,与它垂直画场线,方向由高指向低,面密线密是特点。
电场强度是矢量,疏密表示弱和强,线面越密场越强,场强力强a也强,力的方向看正负,正同负反要记清,场强计算三公式,条件记清用对路。
电势高低看走向,沿线越走势越低。
AB之间电势差,电势A减电势B。
势能变化看做功,正减负增一根筋。
高中物理电场知识点汇总21电荷及电荷守恒自然界中存在两种电荷———正电荷与负电荷规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
电荷的多少叫电量。
自然界中最小的带电单元称基元电荷e=1.6×10-19C。
电荷与电荷之间通过电场发生相互作用,同种电荷相斥,异种电荷相吸。
使物体带电叫起电,使物体带电的方式有三种:摩擦起电、接触起电和感应起电。
2电荷守恒定律电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分。
3库仑定律1、点电荷:没有大小的带电体称点电荷,它是一种理想模型。
2、适用条件:真空中的点电荷.点电荷是一种理想化的模型。
如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多,以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时,这种带电体就可以看成点电荷,但点电荷自身不一定很小,所带电荷量也不一定很少。
人教版高中物理选修理想气体状态方程

理想气体
理想气体的理解
①理想气体是一种没有内部结构,不占有体积的刚性质点。 ②气体分子在运动过程中,除碰撞的瞬间外,分子之间以及分子 和器壁之间都无相互作用力。 ③分子之间和分子与器壁之间的碰撞,都是完全弹性碰撞。除碰撞 以外,分子的运动都是匀速直线运动,各个方向的运动机会均等。
理想气体
理想气体的理解
人教版高中物理选修理想气体状态方 程
克拉珀龙方程
常量的大小与什么有关?
令
则
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克拉珀龙方程
或
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门捷列夫 克拉伯龙
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克拉珀龙方程
克拉伯龙方程
或
摩尔气体常量 P(atm),V (L): R=0.082 atm·L/mol·K
由于外界大气压不变,玻璃管内空气含量较少,对压强 影响不是很大。因此,当玻璃管竖直向上提起时,管内 水银柱的高度变化不会很大,管内空气柱长度增加,体 积增大。我们可以把这个过程看做等温过程,由于体积 增大,玻璃管内空气压强会减小,水银柱的长度会增加
人教版高中物理选修理想气体状态方 程
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求得容器的体积V为
人教版高中物理选修理想气体状态方 程
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容器内装有质量为0.10kg的氧气,压强为P =10× pa,温度为47°C。 因为容器漏气,经过若干时间后,压强降为原来的八分之五,温度降到 27°C。问容器的容积有多大?漏去了多少氧气?(假设氧气看作理想气 体) 解(2)设漏气若干时间后,压强减少到P’,温度降到T’。如果用M’ 表示容器中剩余的氧气质量,由理想气体状态方程得
高中物理弹簧问题考点大全及常见典型考题

常见弹簧类问题分析高考要求轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视.弹簧类命题突破要点1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变.一、与物体平衡相关的弹簧问题1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m1g/k1B.m2g/k2C.m1g/k2D.m2g/k2此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m1 + m2)g/k2,而m l刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m2g/k2,因而m2移动△x=(m1 + m2)·g/k2 - m2g /k2=m l g/k2.此题若求m l移动的距离又当如何求解?参考答案:C2.S1和S2表示劲度系数分别为k1,和k2两根轻质弹簧,k1>k2;A和B表示质量分别为m A和m B的两个小物块,m A>m B,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大则应使( ).A.S1在上,A在上B.S1在上,B在上C.S2在上,A在上D.S2在上,B在上参考答案:D3.一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2m,它们的一端固定,另一端自由,如图所示,求这两根弹簧的劲度系数k1(大弹簧)和k2(小弹簧)分别为多少?(参考答案k1=100N/m k2=200N/m)4.(2001年上海高考)如图所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度.(1)下面是某同学对该题的一种解法:解设L1线上拉力为T l,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡T l cosθ=mg,T l sinθ=T2,T2=mgtanθ,剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度.因为mgtanθ=ma,所以加速度a=g tanθ,方向在T2反方向.你认为这个结果正确吗?清对该解法作出评价并说明理由.解答:错.因为L2被剪断的瞬间,L1上的张力大小发生了变化.此瞬间T2=mgcosθ, a=gsinθ(2)若将图中的细线L l改为长度相同、质量不计的轻弹簧,其他条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由.解答:对,因为L2被剪断的瞬间,弹簧L1的长度未及发生变化,T1大小和方向都不变.二、与动力学相关的弹簧问题5.如图所示,在重力场中,将一只轻质弹簧的上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M的木板,木板下面再挂一个质量为m的物体.当剪掉m后发现:当木板的速率再次为零时,弹簧恰好能恢复到原长,(不考虑剪断后m、M间的相互作用)则M与m之间的关系必定为 ( )A.M>mB.M=mC.M<mD.不能确定参考答案:B6.如图所示,轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板,在薄板上放重物,用手将重物向下压缩到一定程度后,突然将手撤去,则重物将被弹簧弹射出去,则在弹射过程中(重物与弹簧脱离之前)重物的运动情况是( ) 参考答案:CA.一直加速运动 B.匀加速运动C.先加速运动后减速运动 D.先减速运动后加速运动[解析] 物体的运动状态的改变取决于所受合外力.所以,对物体进行准确的受力分析是解决此题的关键,物体在整个运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用.刚放手时,弹力大于重力,合力向上,物体向上加速运动,但随着物体上移,弹簧形变量变小,弹力随之变小,合力减小,加速度减小;当弹力减至与重力相等的瞬间,合力为零,加速度为零,此时物体的速度最大;此后,弹力继续减小,物体受到的合力向下,物体做减速运动,当弹簧恢复原长时,二者分离.7.如图所示,一轻质弹簧竖直放在水平地面上,小球A由弹簧正上方某高度自由落下,与弹簧接触后,开始压缩弹簧,设此过程中弹簧始终服从胡克定律,那么在小球压缩弹簧的过程中,以下说法中正确的是()参考答案:CA.小球加速度方向始终向上B.小球加速度方向始终向下C.小球加速度方向先向下后向上D.小球加速度方向先向上后向下(试分析小球在最低点的加速度与重力加速度的大小关系)8.如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O点,自由伸长到B点.今用一小物体m把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是 ()A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小B.物体从A到B速度越来越小,从B到C加速度不变C.物体从A到B先加速后减速,从B一直减速运动D.物体在B点受到的合外力为零参考答案:C9.如图所示,一轻质弹簧一端与墙相连,另一端与一物体接触,当弹簧在O点位置时弹簧没有形变,现用力将物体压缩至A点,然后放手。
高考物理知识归纳总结之二(力学模型及方法)

高中物理知识归纳总结(二)----------------------------力学模型及方法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m 2m 1 FBAF 1F 2B AF╰ αμ< 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?假设单B 下摆,最低点的速度V B =R 2g⇐mgR=221Bmv 整体下摆2mgR=mg 2R+'2B '2A mv 21mv 21+'A 'B V 2V = ⇒ 'AV =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<gR,运动情况为先平抛,绳拉直沿绳方向的速度消失即是有能量损失,绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。
而不能够整个过程用机械能守恒。
求水平初速及最低点时绳的拉力?换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量Em L·Fm 损失(即v 1突然消失),再v 2下摆机械能守恒例:摆球的质量为m ,从偏离水平方向30°的位置由静释放,设绳子为理想轻绳,求:小球运动到最低点A 时绳子受到的拉力是多少?4.超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量a y )向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)难点:一个物体的运动导致系统重心的运动 1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 系统重心向下加速 斜面对地面的压力?地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动? 铁木球的运动 用同体积的水去补充a 图95.碰撞模型:特点,①动量守恒;②碰后的动能不可能比碰前大;③对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。
高中物理重点经典力学问题----弹簧问题方法归类总结

高中物理重点经典力学问题----弹簧问题方法归类总结高考要求:轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见,应引起足够重视.弹簧类命题突破要点1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变.3.在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,也可据动能定理和功能关系:能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:W k=-(kx22-kx12),弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式E p=kx2,高考不作定量要求,可作定性讨论.因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解.下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析一、与物体平衡相关的弹簧问题1.(1999年,全国)如图示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧.在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m1g/k1B.m2g/k2C.m1g/k2D.m2g/k2此题是共点力的平衡条件与胡克定律的综合题.题中空间距离的变化,要通过弹簧形变量的计算求出.注意缓慢上提,说明整个系统处于一动态平衡过程,直至m1离开上面的弹簧.开始时,下面的弹簧被压缩,比原长短(m1 + m2)g/k2,而m l刚离开上面的弹簧,下面的弹簧仍被压缩,比原长短m2g/k2,因而m2移动△x=(m1 + m2)·g/k2 - m2g /k2=m l g/k2.此题若求m l移动的距离又当如何求解?参考答案:C2.(1996全国)如图所示,倔强系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,倔强系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态。
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高中物理常用的理想化模型
中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1672-1578(2013)06-0205-01
理想化模型就是抽象和虚构的结合,与讨论问题相关的、同现实客体相结合的、但又不具有现实客体的其他各种复杂性的理想客体。
并以他们来代替现实客体而进行研究的一种科学方法。
理想化方法是物理教学和研究的一种最基本也是最常用的一种方法,没有理想化就没有现代物理学,而客观世界的复杂性、多样性和统一性也需要理想化的观点。
在现实生活和学习中,实际问题往往是很复杂的,其中包含一些非本质的枝节,物理模型就是把实际问题理想化,先略去一些次要因素,而突出其主要因素,这样我们就可以得到一些简要的物理规律。
高中物理教学中理想化模型的应用十分广泛,无论是做为研究对象的物体、物体运动的变化、还是物体所处的环境和条件,都是以各种理想化的形式而出现的,它们都是从实际问题抽象出来的理想化的问题。
所以我们在教学中应当对物理课本、习题、考试中所涉及到的理想化模型都应该有一个清晰的认识,理解为什么必须对这些问题进行这样或那样的理想化处理,在什么条件下这些理想化的处理才是最有
效的。
下面是高中物理教学中常见的几种理想化模型。
1.质点模型
在中学物理课本中,质点是这样定义的:在某些情况下,我们可以忽略物体的大小和形状,而突出”物体具有质量”这个要素,把它简化为一个有质量的物质点,这样的点称为质点;在另外一些情况下,我们虽然不能忽略物体的大小和形状,但是可以用其上任意一点的运动来代替整个物体的运动,于是整个物体的运动也可以简化为一个点的运动,把把物体的质量赋予这个点,它也就成了一个质点。
也就是说,质点就是没有线度和形状而带有质量的点。
但是任何物体都具有一定的大小和形状,由于这些特性的存在,我们就很难确定这些物体的位置和物体的运动。
质点模型的建立就给我们解决这类问题带来了极大的方便。
2.刚体模型
在某些情况下,物体的体积、形状不可忽略,但这些情况物体的体积和形状的变化是可以忽略的。
这类物体就可以抽象为刚体。
所谓刚体,就是由相互间距离始终保持不变的许多质元组成的物体。
在实际问题中,物体能否看做是刚体要根据具体情况而定。
如固体在通常的作用下形变很小,在讨论物体的转动或平衡问题时,一般都把物体当作刚体来进行研究处理,但在研究物体的应变或内部振动时,就不能将物体看做刚体来处理了。
3.理想气体模型
任何气体都不能严格的遵守气体实验定律(即玻意耳-马略特定律和查理定律),而且不同的气体在遵循气体实验定律的准确程度上也有所不同的偏差,这就给实际问题的解决带来了极大的困难。
但是在压强不大、温度不太低的情况下,都近似地遵守气体实验定律,特别是压强趋于零时。
而理想气体反映的就是气体的压强趋于零时的性质。
但在客观世界中是根本不存在的。
4.弹性体与范性体物理模型
物体在力的作用下发生形变,若撤去外力后,形变随即消失并能恢复其原来的形状和尺寸的性质叫弹性,具有这样的性质的物体叫弹性体。
如物理课本中所涉及到的弹性碰撞的物体、弹簧振子的弹簧等都可以视为弹性体。
弹性体在发生弹性形变时遵循胡克定律。
与弹性体相对应的就是范性体。
它是指材料在外力作用下超过其限度后继续形变而不断裂,但撤去外力后,任然有一部分形变不能恢复,此类物体就叫做范性体。
5.单摆模型
在中学物理课本中,给单摆的定义是:如果细线的质量与小球相比可以忽略;球的直径与线的长度相比也可以忽略,这样的装置就叫做单摆。
实际中,既不存在不能伸长又没有质量的线,也不存在只有质量而无大小的质点。
但在实
际教学研究中,单摆线的伸长和质量是很微小的,是次要的,摆的大小也是可以不考虑的,并且忽略了介质的阻力。
还有,在单摆的周期公式中十分明显地可以看出,周期与摆角的大小无关,但是实际推导公式时,我们有一个前提条件就是摆角很小的情况下得到的。
6.完全弹性和完全非弹性碰撞模型
两个物体互相碰撞,可以分为碰撞过程的压缩阶段和碰撞过程的恢复阶段。
在完全非弹性碰撞中,从两个物体互相接触开始,到两个物体速度相同(也就是发生最大形变时),这一过程结束后,由于组成物体的材料不同,其中有的物体形变后不再恢复,则出现相碰撞物体连在一起,以同一速度运动的情况,这就是完全非弹性碰撞过程模型。
如果碰撞的物体是弹性体,碰撞的物体形变达到最大后,物体在弹力作用下开始恢复到原来的形状,一直到完全分开。
如果在压缩阶段转化为弹性势能的动能,在恢复阶段又全部转化为动能,这样的碰撞就是完全弹性碰撞过程模型。
而实际物体间的碰撞,都介于完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间。
因此,完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞都是碰撞过程中的理想过程。
除此之外,还有理想热机模型、力线和场的物理模型等等,我们在教学中,特别是高考复习备考之中,就要引导
学生利用所学知识、规律,通过阅读、观察、理解,提炼题目中所给的文字信息、符号信息、图形信息中的主要因素和本质特征,对它们进行迁移、分析,建立适当的物理模型,通过综合、简化等手段,形成合理的解决问题的结构和解答方式。
在近年的高考物理试卷中,学生物理模型建立能力的考核已经成为多年来考查的主导,并且有加强的趋势。
教师在教学中应循序渐进地启发引导学生,使学生逐步熟悉并掌握这种科学研究的思维方法,养成良好的思维品质,使构建物理模型的意识真正成为学生思考问题的方法与习惯。