联系实际应用中物理方法

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1、联系实际应用中的物理方法物理学中蕴藏着诸多的研究方法、技巧。惟有掌握了研究问题的方法，才能深刻理解物理学的奥秘，下面我结合具体的事例跟同学们一块来赏析。一：放大法1、坚硬的物体也会发生形变吗？用手拉橡皮筋和压弹簧，橡皮筋和弹簧都会发生形变，这是毫无疑问的。但是用手压铁块，用手握住玻璃杯，这些坚硬的物体也会发生形变吗？取玻璃做的椭圆截面的药水瓶（或大号墨水瓶）、细的塑料管（吸蜂皇浆的细管或圆珠笔芯管）、有色水备用。在瓶塞上钻一小孔，将细塑料管紧紧地插人瓶塞的孔中，再把瓶塞塞紧在装满有色水的瓶口上。实验时用手从瓶

2、的前后两侧挤压玻璃瓶，你可以看到细管内的水面上升。松开手，水面又降回原处，如果你用手从瓶的左右两侧向内按压，细管内的水面就会下降。（这可是一个有趣的数学问题，你能解释这一现象吗？）你亲手做一下这个实验，对“任何物体都能够发生形变”这个结论，就有了一定的感性认识。评估：可能有同学要怀疑是否液体的热胀冷缩在起作用？为消除热胀冷缩的干扰，我们可在厚壁椭圆形的玻璃瓶内装入温度较体温略高的温水即可。对微小的形变，除了以上介绍的方法外，还可用光“放大”的方法去观察它的存在。让一束光依次被两平面镜反射，最后射到刻度尺L上形

3、成一个光点，若在两镜间的桌面施加力F下压，MN将向中间倾斜，由于法线均向下倾斜，光点会在刻度尺下移。FMLN图2图1应用：科学研究表明：金属杆受到拉力会伸长，在一定范围内，金属杆的伸长与它所受到的拉力成正比。现有一金属杆L，长为4m，横截面积为0.8cm2，实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过O．4cm。由于直接对这一金属杆测试有困难，故选用同种材料制成的样品进行测试，测试时样品所受的拉力始终为1000N。通过测试取得数据如下：请分析表中数据，回答下列问题：(1)在对样品进行测试时，采用如图所示的装置。

4、这样设计有何优点？(2)分析样品测试数据可知，金属杆伸长的长度还跟什么因素有关？(3)金属杆L，能够承受的最大拉力为多大？长度l(m)横截面积S(cm2)伸长⊿l(cm)10.050.1620.050.3210.100.0840.100.3240.200.16二：虚设法1、虚设模型虚设物理模型能帮助我们把复杂的问题转化为简单的问题、把新异的问题转化为熟悉的问题，从而完成问题的求解。例2.如图所示，粗细均匀的蜡烛长l1，它底部粘有一质量为m的小铁块．现将它直立于水中，它的上端距水面h．如果将蜡烛点燃，假定蜡烛燃

5、烧时油不流下来，且每分钟烧去蜡烛的长为Δl，则从点燃蜡烛时开始计时，经　　　时间蜡烛熄灭（设蜡烛的密度为ρ，水的密度为ρ1，铁的密度为ρ2）．hl0hl0图3图4图6图5我们不妨进行虚设分析：当蜡烛熄灭时剩余蜡烛在水中悬浮。设想将燃烧掉的蜡烛补上，得到图4。我们进步设想在图3的基础上大胆沿图5虚线划一刻线（即图4位置）。我们可得到燃烧掉的蜡烛实际在水中是自由漂浮。∵∴∴=虚设物理模型在处理力学、热学和电磁学等问题中也经常用到。2.虚设物理条件有些物理问题在求解的过程中缺少必要的条件，而问题的结果又与这些“似乎

6、必要”的条件无关。例如在“计算将质量为m的物体以其底边的棱为轴翻转S的距离至少做多少功”的问题中，立方体的边长就是这样“似乎必要”的条件。因些，虚设这些求解条件便是有效解决该类物理问题的前提。例3.如图所示，密度为体积为，半径为的半球形金属，放在柱形容器底部（半球形金属与容器底面紧密接触）。半球形金属顶部栓者一个密度为的木球，容器内盛有密度为，深度为的液体（，不考虑大气压的作用）。问：所栓木球的体积至少多大，才能将半球形金属拉离容器底部？h　　分析：因为半球各处所处的深度不完全相同，我们遇到的难题是无法求出半

7、球受到向下的水的压力，不妨虚设此半球与容器底接触不密合（想一想：这样做有什么道理？），其实这样并不影响该半球在水中所处的深度，也就并不影响半球所受到向下的压力。∵∴木球需提供向上的拉离应至少为：∵∴三：等效法例3．如图所示的木块浸没在水中，细线对木块的拉力是2N．剪断细线，待木块静止后，将木块露出水面的部分切去，在剩余的木块上加1N向下的压力时，木块有20cm3的体积露出水面．求木块的密度．（g取10N/kg）分析：我们可以根据题意画出相应的图示。图2是绳子剪断后的图示，图3是V1切去后的图示，图4是施加1N

8、压力后的图示。我们分析时可以运用逆向思维：要想让V1浸入水中，可采取哪些方法？（同学们你知道哪些具体的方法）实际不管哪种方案作用效果都是相同的，就是要克服V1受到的浮力。即：同理要让V2浸入水中，我们还可以在上面加V1体积的该材料的木块，也可以施加压力。当我们施加1N的压力后，尚露出20cm3,要使这20cm3也浸入水中，还应该加多大的力呢？我们不难求出：我们根据等效原理知：TV1V2FV2图1图2