资源描述：
《单摆模型的灵活应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、单摆模型的灵活应用叶明伟（广东省清远市第一中学.511500） 物理模型是实际物体的抽象和概括,它反映了客观事物的主要因素与特征,是连接理论和应用的桥梁.我们把研究客观事物主要因素与特征进行抽象的方法称之为模型方法,是物理学研究的重要方法之一.中学物理习题都是依据一定的物理模型进行构思、设计而成的,因此,在解答物理习题时,为使研究复杂物理问题方便起见,往往通过抽象思维或形象思维,构建起描述物理问题的模型,使用物理模型方法,寻找事物间的联系,迅速巧妙地解决物理问题.有些物理问题,往往以一种全新的、甚至是陌生
2、的形式出现,从表面上看无从下手,无法构建新的模型.这时我们就应该积极构想物理图景,努力将原问题转换成我们比较熟悉又容易解决的另一个问题来考虑,用人们所熟悉的物理模型加以联想、迁移、等效及再现,达到活化模型,解决问题的目的.本文现举几例说明单摆模型的灵活应用.单摆是实际摆的一种理想化物理模型.在一条不可伸长的、忽略质量的细线下端栓一可视为质点的小球,当不必考虑空气阻力的影响,在摆角很小的情况下可看作简谐运动,其振动周期公式可导出为一.一. 合理联想,挖掘相关物理量.例1.例1.
3、 试用秒表、小石块、细线估算电线杆的直径.分析与解:要估算电线杆的直径,题目中没有给刻度尺,因此,用什么来替代刻度尺是问题的关键.秒表、小石块似乎对测量电线杆的直径没有直接关系；若是联想到小石块可以与细线组成单摆，秒表可用来测量时间，本题便不难解决了。用等于n个电线杆圆周长的细线与小石块组成单摆，用秒表测出单摆m（30～50）次全振动所用时间t，则单摆振动的周期电线杆的圆周长，电线杆的直径有二．迁移与虚拟，活化模型方法.例2.例2. 一倾角α很小(α＜2°)的斜劈固定在水平地面,高为h［如图1(
4、a)］.光滑小球从斜劈的顶点A由静止开始下滑,到达底端B所用时间为t1.如果过A、B两点将斜劈剜成一个光滑圆弧面,使圆弧面在B点恰与底面相切,该小球从A由静止开始下滑到B所用的时间为t2.求t1与t2的比值.A B(b)AhB(a) L2αα图1分析与解:当小球在斜劈上做匀加速直线运动时,有将斜劈剜成光滑圆弧面后.虚拟并迁移单摆模型,因2α＜4°,小球在圆弧面运动时受重力与指向圆心的弹力作用,这与单摆振动时的受力单摆模型的灵活应用叶明伟（广东省清远市第一中学.511500） 物理模型是实际物体的抽象和概
5、括,它反映了客观事物的主要因素与特征,是连接理论和应用的桥梁.我们把研究客观事物主要因素与特征进行抽象的方法称之为模型方法,是物理学研究的重要方法之一.中学物理习题都是依据一定的物理模型进行构思、设计而成的,因此,在解答物理习题时,为使研究复杂物理问题方便起见,往往通过抽象思维或形象思维,构建起描述物理问题的模型,使用物理模型方法,寻找事物间的联系,迅速巧妙地解决物理问题.有些物理问题,往往以一种全新的、甚至是陌生的形式出现,从表面上看无从下手,无法构建新的模型.这时我们就应该积极构想物理图景,努力将原问
6、题转换成我们比较熟悉又容易解决的另一个问题来考虑,用人们所熟悉的物理模型加以联想、迁移、等效及再现,达到活化模型,解决问题的目的.本文现举几例说明单摆模型的灵活应用.单摆是实际摆的一种理想化物理模型.在一条不可伸长的、忽略质量的细线下端栓一可视为质点的小球,当不必考虑空气阻力的影响,在摆角很小的情况下可看作简谐运动,其振动周期公式可导出为一.一. 合理联想,挖掘相关物理量.例1.例1. 试用秒表、小石块、细线估算电线杆的直径.分析与解:要估算电线杆的直径,题目中没有
7、给刻度尺,因此,用什么来替代刻度尺是问题的关键.秒表、小石块似乎对测量电线杆的直径没有直接关系；若是联想到小石块可以与细线组成单摆，秒表可用来测量时间，本题便不难解决了。用等于n个电线杆圆周长的细线与小石块组成单摆，用秒表测出单摆m（30～50）次全振动所用时间t，则单摆振动的周期电线杆的圆周长，电线杆的直径有二．迁移与虚拟，活化模型方法.例2.例2. 一倾角α很小(α＜2°)的斜劈固定在水平地面,高为h［如图1(a)］.光滑小球从斜劈的顶点A由静止开始下滑,到达底端B所用时间为t1.如果过A、B两点将斜
8、劈剜成一个光滑圆弧面,使圆弧面在B点恰与底面相切,该小球从A由静止开始下滑到B所用的时间为t2.求t1与t2的比值.A B(b)AhB(a) L2αα图1分析与解:当小球在斜劈上做匀加速直线运动时,有将斜劈剜成光滑圆弧面后.虚拟并迁移单摆模型,因2α＜4°,小球在圆弧面运动时受重力与指向圆心的弹力作用,这与单摆振动时的受力——重力与指向悬点的拉力类似.如图1(b)所示.则小球在圆弧面上的运动就是我们熟知的简谐运动.这样能使问
