圆柱体模型在物理教学中应用

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1、圆柱体模型在物理教学中的应用[摘要]在物理教学中，积极寻找与物理有关的实例，让学生有目的的从生活中提炼物理问题，再从物理问题回归生活，解决现实生活中的实际问题。圆柱体模型在物理模型中占有极其重要的地位。[关键词]生活物理圆柱体模型中学物理问题的解决，通常是经过以下程序：建立正确的物理模型（物理问题模型化）；正确选择条件和规律；应用数学关系求解；验证所得结论。显而易见，建立正确的物理模型，实现具体思维向抽象思维的顺利过渡，是迈出正确解题的最关键的一步。从本质来讲，其实很多时候物理教学就是物理模型的教学。物理模型有实体模型、过程模型、条

2、件模型等等，熟悉、理解和掌握常见的物理模型是正确建立和运用物理模型的前提和基础。综观历年各省市的高考物理题，都把学生建模能力的考查放在十分重要的地位，加强了实际问题简化模型能力的考查。考试内容包括知识和能力两个方面。高考物理试题着重考查考生的知识、能力和科学素养，注重理论联系实际，注意科学技术和社会、经济发展的联系，注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用，以有利于高等学校选拔新生，并有利于激发考生学习科学的兴趣，培养实事求是的科学态度，形成正确的价值观，促进“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维课程培养目标的实现

3、。圆柱体模型法是物理学研究中一种重要的思维方法，在物理教学中也经常用到。所谓圆柱体模型法，就是将研究对象看成是一个圆柱体，或者把物理过程分解成无限微小过程，然后选取其中一个微小部分或微小过程，把他看成微小的圆柱体，进行研究。通过对这个圆柱体的分析研究，确定物体的受力、运动或者运动状态的变化。从而将不易分析的、抽象的、难以确定的研究对象或物理过程，转变为易于分析的、具体的和简单的物理模型，利于问题的解决。一、圆柱体的选取原则圆柱体模型的运用，关键在于圆柱体的正确选取。圆柱体的选取要符合如下几个原则：（1）所取的圆柱体必须具有代表性。即

4、所取的圆柱体应该具有物体的某些物理特征，如代表物体的受力特征，运动特征，状态特征等等。5（1）所选的圆柱体必须与所求物理量相关联。只有这样，才能通过对圆柱体的研究，使问题得以解决。（2）所选的圆柱体要尽量的简单，这样易于解决问题。当物质或物理量随时间或空间连续分布时，要求出每个物理量，往往可以截取一段圆柱体进行研究，当然，要求这段圆柱体具有代表性和一般性，通过这段圆柱体的研究探求整个物体的情况。当物质随时间空间连续变化时，就可以利用圆柱体模型求解相应的物理量。下面我们通过几个具体问题的解析，探讨圆柱体模型在生活、科技类题目中的应用。

5、二、圆柱体模型在物理教学中的应用2.1圆柱体模型在物理概念教学中的应用引入电流概念的时候，教材中引用了圆柱体模型，电子均匀分布在圆柱体导线中。AD表示粗细均匀的一段导线，两端加以一定的电压。设导体中自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设想在导体中选取两个横截面B和C,他们之间的距离在数值上等于v，这样，在单位时间内，在横截面B和C之间的自由电荷将全部通过横截面C。设导体横截面为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电量为q，单位时间内通过横截面C的电荷量是多少？写出I的表达式。qqqqABCD解析：电流定义式，t时间

6、内经过S横截面的电量，代人求得。2.2圆柱体模型在实际问题中的应用跳绳问题跳绳是人们非常喜爱的一种运动，其中包含丰富的物理知识，它可以考查学生对实际问题的理解能力和洞察能力。人在跳绳过程中的血管血压问题，往往会牵涉到力、功、直线运动等多个物理概念、物理量和物理规律，是典型的综合类问题。弯曲的血管通过建立圆柱体模型化变为恒，化曲为直，将复杂化为简单。[例1]某同学在跳绳比赛中,跳了120次,若每次起跳中有时间腾空,该同学体重,则他在跳绳中克服重力做功的平均功率是W.若他5在跳绳的内,心脏跳动了60次,每次心跳输送的血液,其血压(可看作

7、心脏血液压强的平均值)为,则心脏工作的平均功率是W.解析:跳一次时间是，人跳离地面做竖直上抛，人在最高点时间。此过程中克服重力做功跳绳时人克服重力做功的平均功率。把每一次输送的血液简化成圆柱体模型，输送位移为圆柱体的长度，则。评注：将液体简化成立方体或是圆柱体，是处理此类问题的常用方法。光压问题不仅血管问题可以简化成圆柱体模型，对于光压的问题，我们也可以采用同样的方法加以处理。大量光子对圆片的连续撞击引起的光压。[例2]根据量子理论，每个光子的动量为p=h／λ（式中h为普朗克常量，λ为光子的波长）.当光照射到物体表面上时，不论光子被

8、物图1体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都发生了改变，因此对物体表面产生压力，这种压力称为光压。图1是科学家用来测量光压的仪器。图中两个圆片中，a是涂黑的，而b是光亮的.当光线照射到a上时，可以认为光子全部被吸收，而当光线照射到b上