Soluciones de física para la escuela secundaria
Método de diagramación de física de la escuela secundaria y su aplicación
1. Introducción al método
El método de imagen consiste en representar el complejo proceso físico de extracción de imágenes en un formato físico. Imagen de acuerdo con el significado de la pregunta, transforma las relaciones algebraicas entre cantidades físicas en relaciones geométricas, utiliza las características intuitivas, vívidas y concisas de las imágenes para analizar y resolver problemas físicos, y lograr el propósito de hacer que las cosas difíciles sean fáciles y complejas. simple.
El aprendizaje de física en la escuela secundaria implica una gran cantidad de problemas de imágenes, y el uso de imágenes para resolver problemas es un método importante. En el proceso de utilizar imágenes para resolver problemas, si puede analizar el significado físico expresado por la imagen y captar la pendiente, la intersección, la intersección, el área y los puntos críticos de la imagen, a menudo podrá resolver problemas de manera conveniente, concisa y rápida. .
2. Aplicaciones típicas
1. Domina el significado físico de la pendiente de la imagen
En la imagen v-t, la pendiente representa la aceleración del objeto. movimiento En la imagen st, la pendiente representa la velocidad del movimiento del objeto, y en la imagen UI, la pendiente representa la resistencia del componente eléctrico. Los significados físicos de diferentes imágenes físicas son diferentes.
2. Domina las condiciones implícitas de intersección
La intersección entre la línea gráfica y los ejes vertical y horizontal de la imagen es otro punto que vale la pena destacar. Esta suele ser una condición implícita. la pregunta.
Ejemplo 1. En el experimento de medir la fuerza electromotriz y la resistencia interna de la batería, se creó una imagen UI basada en un conjunto de datos obtenidos. Como se muestra en la figura, fuerza electromotriz E = _ _ _ _ _ _ V, resistencia interna R = _ _ _ _ _ _? .
A menudo se encuentra al analizar la imagen U-I de la fuente de alimentación. Es fácil obtener la fuerza electromotriz E = 1,5 V a partir de la intersección entre el gráfico y el eje vertical. La intersección de 0,6 A entre el gráfico y el eje horizontal es la corriente cuando el voltaje del terminal de la carretera es de 0,80 voltios. (Un error que los estudiantes suelen cometer aquí es tomar la intersección de la línea gráfica y el eje horizontal como 0,6 A como corriente de cortocircuito y obtener r=E/I short=2,5. Por lo tanto, la resistencia interna de la fuente de alimentación la oferta es: r=△U/△I =1.2?
3. Explora el significado potencial de la intersección
Generalmente, la intersección de imágenes físicas tiene un significado físico potencial, que es. suele ser una condición importante para resolver problemas y requiere más atención. Por ejemplo, ¿la intersección de las imágenes de desplazamiento de dos objetos representa un encuentro?
Ejemplo 2: Las estaciones de autobuses A y B están separadas por 60 km. hay un autobús desde la estación A a Bili cada 10 minutos, la velocidad es de 60 km/h (1) Si el primer automóvil parte de la estación a y un automóvil desde Bilibili conduce hasta la estación a a la misma velocidad. ¿Cuántas personas puedes encontrar mientras conduces en el auto de Bilibili? (2) Si el auto de Bilibili sale al mismo tiempo que otro auto en la estación a, ¿cuánto tiempo debe salir el auto de Bilibili al menos después del primer auto en la estación a (es decir? , debería ser el mismo que el primer automóvil en la estación a) (3) Si el autobús de Bilibili y el autobús de la estación A no salen al mismo tiempo, ¿cuántos vehículos puede encontrar el autobús de Bilibili en el camino?
Según el significado de la pregunta, analice las imágenes ST del automóvil que se mueve a velocidad constante desde A y Bilibili en diferentes momentos en el mismo sistema de coordenadas, como se muestra en la figura.
Es De la figura se desprende claramente: (1) Cuando el automóvil Bilibili y el primer automóvil en la estación a salen en la dirección opuesta al mismo tiempo, hay 6 puntos de intersección (excluyendo la intersección en el eje T) entre el diagrama st CD. del vagón Bilibili y el diagrama S-T de la estación a. Esto muestra que el vagón Bilibili puede encontrar 6 vagones saliendo de la estación a (excluyendo esta estación ② Hay 11 entre el diagrama T MN y el diagrama st * de Bilibili). automóvil en las intersecciones de la estación a (excluyendo las intersecciones en el eje T), por lo que el autobús Bilibili puede satisfacer hasta 1 litro de vehículos en el camino que comienza desde la estación a (sin incluir la estación) (3) Si el autobús Bilibili y la estación a. No lo hagas. Saliendo al mismo tiempo, imagen de mierda del tren Bilibili.
4. Aclarar el significado físico del área
Usar el significado físico representado por el área de una imagen para resolver problemas suele ser más completo y suele estar relacionado con el Significado físico de la pendiente Combinado, el área debajo de la línea gráfica en la imagen V-T representa el desplazamiento del movimiento de partículas, que es el más básico y el más comúnmente utilizado.
Ejemplo 4: Hay un objeto estacionario sobre una superficie horizontal lisa. Ahora, el objeto es empujado por una fuerza horizontal constante A, y después de un período de tiempo, es empujado por una fuerza horizontal constante B en la dirección opuesta. Cuando la fuerza constante B y la fuerza constante A actúan al mismo tiempo, el objeto simplemente regresa a su posición original y la energía cinética del objeto es 32 J. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza constante A en todo el proceso? ¿Qué tipo de trabajo hace Hengli B?
Este es un buen problema mecánico integral, que involucra la relación entre movimiento, fuerza y función. El escenario físico no es complejo a primera vista, pero no hay muchas condiciones dadas directamente para el significado del problema. Sólo podemos profundizar en las condiciones implícitas en el problema. La siguiente imagen muestra todo el proceso físico, que se puede resolver a partir de las leyes del movimiento de Newton, cinemática, imágenes, etc. Usar el método de la imagen es simple e intuitivo.
Cree una imagen de velocidad-tiempo (como se muestra en la Figura A). El desplazamiento es el área entre la gráfica de velocidad y el eje del tiempo. Según el significado de la pregunta, el desplazamiento total es cero, es decir, el área de △0AE es igual al área de △EBC. Según el conocimiento geométrico, el área de △ADC es igual al área de △ADB, por lo que el área de △0AB es igual al área de △DCB (Figura B).
Es decir: (v1? 2t0)= v2t0
Solución: v2=2v1.
Del significado de la pregunta, mv22=32J, entonces mv12=8J,
Según el teorema de la energía cinética, w1 = mv12 = 8j, w2 = m (v22-v12 ) = 24j .
5. Encuentra las condiciones críticas en el gráfico
Los problemas físicos a menudo involucran muchos estados críticos, y sus condiciones críticas a menudo se reflejan en el gráfico. Encontrar las condiciones críticas en el diagrama puede aclarar la escena física.
Ejemplo 5. Si se lanza un objeto A verticalmente desde el suelo con una velocidad inicial de 2v0, y otro objeto B se lanza verticalmente desde el suelo con una velocidad inicial de v0, después de un intervalo de tiempo de Δt, ¿qué condiciones deben cumplirse para A y B? para encontrarse con Δt en el aire?
Analice la imagen st de dos objetos lanzados verticalmente hacia arriba en el mismo sistema de coordenadas, como se muestra en la figura. Si A y B se encuentran en el aire, sus desplazamientos con respecto al punto de lanzamiento deben ser iguales, es decir, las rectas de A y B deben cruzarse. En consecuencia, se puede ver rápidamente en la figura que la situación crítica cuando el objeto B se lanza lo antes posible es cuando el objeto B se encuentra con A cuando aterriza; la situación crítica cuando el objeto B se lanza como muy tarde es cuando el objeto B se encuentra; A cuando se tira. Por lo tanto, para que A y B se encuentren en el aire, la condición de △t debe ser: 2v0/g
De la discusión anterior, se puede ver que la connotación de la imagen es rica y Completo, pero su expresión es muy concisa, es la unidad perfecta de número, forma y significado en el aprendizaje de la física, y refleja una comprensión profunda de los problemas físicos. Usar imágenes para resolver problemas no es solo un método para resolver problemas, sino también un proceso para comprender la simplicidad y belleza de la física.
6. Captar el significado físico de la imagen
Ejemplo 6. Como se muestra en la figura, hay un área de campo magnético uniforme con un ancho de 40 cm y la dirección del campo magnético es perpendicular a la superficie del papel. Un marco de alambre cuadrado de 20 cm de largo está ubicado sobre el papel y pasa a través de la región del campo magnético con una velocidad constante de v = 20 cm/s perpendicular al límite del campo magnético. Durante el movimiento, un lado de la estructura de alambre siempre es paralelo al límite de la región del campo magnético. Tome el momento en que entra por primera vez en el campo magnético como t = 0. La siguiente figura refleja correctamente el patrón cambiante de la corriente inducida en cualquier momento.
En análisis, el conductor que corta la línea de inducción magnética puede considerarse como un circuito cerrado equivalente a la fuente de alimentación, o directamente considerarse como un circuito cerrado según la ley de inducción electromagnética de Faraday.
Cuando la parte del marco de plomo entra en el campo magnético, hay una corriente inducida constante. Cuando toda la pieza entra en el campo magnético, no hay corriente inducida. Cuando la parte del marco de plomo sale del campo magnético, se produce una. Se puede generar corriente inducida en la dirección opuesta. Entonces, c.
Método equivalente en física de secundaria
1. Introducción al método
La equivalencia es uno de los métodos de pensamiento comúnmente utilizados en la investigación científica.
Se parte del punto básico del efecto equivalente de las cosas. Puede transformar fenómenos y procesos físicos complejos en fenómenos y procesos físicos más simples para investigación y procesamiento. Su propósito es reducir la dificultad de las actividades de pensamiento cambiando los objetos de las actividades de pensamiento. También es un método importante en la investigación de la física.
Cuando utilizamos el método de equivalencia para estudiar un problema, no significa que todos los aspectos de una cosa tengan el mismo efecto, sino que enfatiza el efecto de un determinado aspecto. Por tanto, debemos aclarar las condiciones, alcance y aspectos bajo los cuales cosas diferentes son equivalentes. En física de la escuela secundaria, generalmente podemos dividir las equivalencias que encontramos en equivalencia de cantidades físicas, equivalencia de procesos físicos y equivalencia de modelos físicos.
Dos. Análisis de casos típicos
1. Equivalencia de cantidades físicas
En física de la escuela secundaria, tan pequeñas como el coeficiente de rigidez equivalente, la fuerza resultante y la fuerza componente, la velocidad de la fuerza resultante y la velocidad de la fuerza componente, total resistencia y resistencia parcial esperan. Energía potencial equivalente, campo equivalente, síntesis y descomposición de vectores, etc. Todos implican la equivalencia de cantidades físicas. Si podemos aplicar el punto de vista de la equivalencia de cantidades físicas a problemas específicos, podemos simplificar nuestro análisis y respuestas a los problemas físicos.
Ejemplo 1. Como se muestra en la figura, ABCD es una pista lisa aislada, situada en un campo eléctrico uniforme horizontal con una intensidad de campo de E=104V/m. La parte BCD de la pista es la mitad. radio de R. Anillo, la línea tangente entre la parte horizontal de la órbita y el anillo semicircular A es un punto de la órbita horizontal, la masa m=100g, la carga Q = 10-. (g=10m/s2) Encuentre:
(1) ¿Cuál es su velocidad cuando llega al punto C?
(2) ¿Cuál es la presión de la órbita cuando llega al punto C?
(3) ¿Cuál es la máxima energía cinética que puede obtener la pelota?
2. Equivalencia de procesos físicos
Para algunos procesos físicos complejos, podemos reemplazarlos con uno o varios procesos físicos simples, que pueden simplificar y transformar problemas complejos y de descomposición para realizarlos. La naturaleza física del objeto de investigación es más clara, ayudando así a resolver el problema sin problemas.
A menudo nos encontramos con problemas de este tipo en la física de la escuela secundaria, como el pensamiento inverso en cinemática, el movimiento circular uniforme de cargas en campos eléctricos y magnéticos, valores promedio y efectivos, etc.
Ejemplo 2. Como se muestra en la figura, coloque una trayectoria circular suave con un radio grande r en el plano vertical, con 0 como el punto más bajo. Coloque el control deslizante con masa m en P cerca de 0 y encuentre el tiempo más corto necesario para deslizarse desde el reposo hasta 0.
Ejemplo 3. La longitud del lado largo del marco de cables desnudos rectangular es 2l y la longitud del lado corto es l. Ambos lados cortos están conectados a resistencias con un valor de resistencia de r y se ignoran otras resistencias. La posición del marco conductor se muestra en la figura y la dirección y distribución del campo magnético en el marco conductor se muestran en la figura. Una barra conductora lisa AB con resistencia r es paralela al lado corto y siempre está en buen contacto con el lado largo. Primero, la barra conductora está en x=0, comenzando desde t=0, barra conductora
(1) La ley del cambio de la fuerza externa f con el tiempo t durante el movimiento de la barra conductora AB desde x =0 a x=2l;
(2) El calor generado por todo el circuito cuando la barra conductora AB se mueve de x=0 a x=2l.
3. Equivalencia de modelos físicos
La equivalencia de modelos físicos se usa ampliamente en el aprendizaje de física, especialmente muchos modelos en mecánica se pueden aplicar directamente al electromagnetismo, como los modelos de satélites y los modelos de nave humana. , modelo de proyectil de bala, modelo de colisión, modelo de oscilador de resorte, etc. De hecho, cuando aprendemos nuevos conocimientos, a menudo equiparamos los nuevos problemas con modelos físicos bien conocidos.
Métodos de aprendizaje de física en la escuela secundaria
En primer lugar, prepárese cuidadosamente antes de la clase
La vista previa es una parte importante para leer los libros de texto de forma independiente antes de la clase y adquirir nuevos conocimientos. a través del autoestudio.
Para obtener una vista previa de una nueva lección que no se ha enseñado antes, primero debe leer atentamente el contenido de la nueva lección y comprender el sistema de conocimientos, los puntos clave, las dificultades, el alcance y los requisitos del libro de texto a través de la lectura. , análisis y pensamiento. En el caso de los conceptos y leyes físicos, debemos comprender su núcleo, así como sus diferencias y conexiones con otros conceptos y leyes físicos, y registrar cuestiones difíciles que no se comprenden en los libros de texto.
En segundo lugar, mejorar activamente la eficiencia de escuchar conferencias
Escuchar conferencias con preguntas previas al estudio puede mejorar la eficiencia de escuchar conferencias y hacer que los puntos clave de las conferencias sean más destacados.
Durante la clase, el profesor habló de algo que no entendió en el avance. Se mostró muy activo y le prestó especial atención, tratando de entenderlo en clase. Al mismo tiempo, puede comparar la profundidad y amplitud de su comprensión de los materiales didácticos con las explicaciones del maestro, aprender el proceso de análisis y los métodos de pensamiento del maestro sobre temas difíciles, y también puede preguntar, cuestionar y presentar los suyos propios. opiniones.
En tercer lugar, organiza los apuntes de estudio con regularidad.
En el proceso de aprendizaje, mediante la revisión del conocimiento adquirido y la comparación de notas previas, notas de clase, tareas, exámenes estándar, libros de texto, libros de referencia, etc., el conocimiento aprendido puede ser sistemático y completo. , alto nivel de generalización. Las notas de estudio deben ser concisas, fáciles de leer, claras de un vistazo y coherentes con tus propias características.
Cuarto, haz tu tarea a tiempo