模型法解物理题 物理模型是一个理想化的物理形态,是物理知识的一个直观表现,科学家在进行理论研究时通常全部要从发明“模型”入手,利用抽象、理想化、简化、类比等手段,把研究对象的物理本质特征抽象出来,组成一个概念或实物体系,即形成物理模型模型思维法是对研究对象加以简化或纯化,突出关键原因、忽略次要原因,从而来研究、处理物理问题的一个思维方法从本质上讲,分析和处理物理问题的过程,就是构建物理模型的过程,我们平时所说的解题时应“明确物理过程”,在头脑中建立“一幅清楚的物理图景”,其实就是指构建物理模型比如,小球从楼顶静止下落,其中就利用了一个质点的自由落体模型但在很多实际问题中,往往给出的现象、状态、过程和相关条件并不显而易见,而是隐含较深,必需经过审慎的比较、分析、判定等思维过程后才能正确合理地构建起来例原型题:图1所表示,用细线将一质量为m的小球悬挂在车厢顶板上,当车沿平直路面匀加速行驶时,可观察到小球受细线约束而偏离竖直方向θ角,求车厢的加速度a?解析很显然,车厢做匀加速直线运动时,悬挂在车厢顶板上的小球也随同车厢一起做匀加速直线运动,小球和车厢应该含有相同的加速度a对小球进行受力分析,借助牛顿第二定律能够求得小球的加速度a。
图2所表示,用平行四边形定则将小球重力mg、细线的拉力F合成为水平方向协力F合,它们之间有确定的三角函数关:的加速度a=g?tanθ用上述方法求解“车摆模型”,既表现了“整体(车厢的运动)法”和“隔离(小球的受力)法”的力学分析基础思想的方法,又整合了“力合成的平行四边形定则”和“牛顿第二定律”,突出了加速度a的纽带作用了解了“车摆模型”的动力学特征,我们能够把它巧妙变换求解其它部分比较棘手的动力学问题例变式题1图3所表示,装满红薯的框在粗糙水平面上向左匀减速滑行,若框和地面间的动摩擦系数为u,求框中一个质量为m0的红薯(图3中涂黑处)受到周围其它红薯的作用力?解析框在水平向左匀减速滑行时,框和红薯的加速度相等,均为a=ug(方向水平向右)若将周围其它红薯对质量为m0的红薯产生的作用力等效为F,则可得这个红薯的受力分析图4所表示,注意到F合=m0a=m0ug,由勾股定理易得:此例中,被隔离研究的红薯的动力学特征和原型题中的小球相仿变式题2一辆向前行驶的运输车,其装油的油箱长为L,某时发觉其油箱内前后液面差为0.5L,图所表示,试求此时刻运输车运动的加速度a?解析此题能够视为题1的变形题,可取液面上的一滴油为研究对象,由问题1中易得运输车此时刻的加速度。
总而言之,在分析物理情境中,充足利用物理模型思维法去处理问题,会使解题直观,难题目变简单也会使人在不自觉中掌握部分常见的物理模型,形成一套模型思维法。