高中物理“审题”的要诀:“模型化”

高中物理“审题”的要诀:“模型化”

首页休闲益智滑块入洞更新时间:2024-06-23

(光电是高中实验常考的一起之一)

物理规律不多,牛顿三大定律,另外加上“万有引力定律”,动能定理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律,等等屈指可数!

但是物理研究的问题却是多样的、复杂的。所以我们在解决问题之前,先要进行

建模”!

建立符合实际,又不太复杂便于研究的模型。比如一个问题有8个变量会影响到结果,但是研究发现其中有4各变量对结果影响很小,那么我们就可以先将这4个量忽略不计,只研究其余4个量对结果的影响即可,这就叫

——模型化

而且同一个问题,可以建立不同的模型。还是上一个问题,有人发现,被忽略的4个量中,有一个量的影响相对来说还比较大,就把它加了进来,这样他就需要研究5个量对结果的影响了,当然要比之前的只研究4个量要复杂。

上面对同一问题的两种模型都可行,就看取舍了!

完美主义者注意,一个变量也不想舍掉的话,研究过程会很复杂,有时甚至没有可操作性,而无法完成研究!

(学物理还可以感悟人生之道)

看下面的例题,体会模型的取舍。做题时这种取舍是被动的,要根据出题人在题中的“暗示”,而决定。

比较下面的例题,体会出题人的“意图”!

例1:

为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板,如图所示,滑块在牵引力作用下先后匀加速通过1、2两个光电门。光电门从遮光板挡住光束时开始计时,不遮挡光束时结束计时。现记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.30s,通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s,光电门从第一次计时结束到第二次计时开始经历的时间为△t=3.0s.则滑块的加速度多大?

A.0.67m/s2 B.0.14m/s2

C.0.40m/s2 D.0.22m/s2

分析:

光电门直接测量的是“遮光时间”,间接可以测出物体遮光时间内的“平均速度”,并且用这个“平均速度”代替物体在光电门处的“瞬时速度”!

具体计算见下图:

那么,加速度怎么求?

利用公式:

但是要注意,分母△t是多少?!

加速度为:

答案:C


对比下一道题:

例2:

光电计时器其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置。当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示挡光时间分别为t1=0.050s,t2=0.020s,从光电门1到光电门2所经历的总时间为△t=3.0s,小滑块的长度为d=5.50cm,试计算:

(1)滑块通过光电门1的速度V1= m/s,滑块通过光电门2的速度V2= m/s(结果保留三位有效数字)

(2)滑块的加速度为 m/s2(结果保留三位有效数字)

分析:

用相同的办法

求得:

V1= 1.10m/s V2=2.75m/s

利用:

求得:

a= 0.550m/s2

答案:

1.10m/s 2.75m/s 0.550m/s2

此处的△t用的就是3.0s,并没有像例1一样加上两个一半的遮光时间!

这是为什么?

同一个模型,计算加速度的方法却不同?

请大家思考!


研究后发现:

例题1中出题人明确的给出了开始计时和结束计时的准确时刻:

“光电门从遮光板挡住光束时开始计时,不遮挡光束时结束计时。”

“光电门从第一次计时结束到第二次计时开始经历的时间为△t=3.0s”

我们求得的V1、V2是遮光时间内的“平均速度”,也就等于遮光时间段内“中间时刻的瞬时速度”,所以V1、V2之间的时间间隔应该为:

另外,并且大家注意到,△t1=0.30s,△t2=0.10s,△t=3.0s,△t1、△t2△t相比较不能忽略,所以需要加上两个一半的遮光时间。

例题2中,出题人并没有刻意描述开始计时和结束计时的准确时刻,

另外,大家比较t1=0.050s,t2=0.020s,△t=3.0s发现,t1、t2△t比较可以忽略不计,所以,在例题2中两个速度之间的时间间隔就直接算成了△t=3.0s。


总结:

两个例题总体来说是同一模型,只是在细节处理上采取粗略一点的方式还是精细一点的方式而已。

做题时一定要揣摩出题人的意图,不能想当然的按自己的想法随意取舍。

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