Método de diagramación de física de la escuela secundaria
Método de diagramación de física en la escuela secundaria y su aplicación
1. Introducción al método
El método de diagramación abstrae procesos físicos complejos según el significado de la pregunta y Los analiza de manera específica. Las relaciones algebraicas que representan cantidades físicas se transforman en imágenes físicas que representan relaciones geométricas, y las características intuitivas, vívidas y concisas de las imágenes se utilizan para analizar y resolver problemas físicos, logrando así el propósito de hacer. las cosas difíciles son fáciles y las cosas complejas son simples.
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 para resolver problemas. En el proceso de utilizar imágenes para resolver problemas, si puede analizar el significado físico de la imagen y captar la pendiente, la intersección, la intersección, el área, el punto crítico y otros puntos clave de la imagen, a menudo puede resolver el problema de manera conveniente y concisa. y rápidamente.
2. Aplicaciones típicas
1. Capte el significado físico de la pendiente de la imagen
En la imagen v-t, la pendiente representa la aceleración del objeto. movimiento, y en la imagen s-t La pendiente en la imagen U-I representa la velocidad de movimiento del objeto. En la imagen U-I, la pendiente representa la resistencia del componente eléctrico. El significado físico de la pendiente en diferentes imágenes físicas.
2. Capte las condiciones implícitas de la intersección
La intersección entre la línea del gráfico y los ejes vertical y horizontal de la imagen es otro punto al que vale la pena prestar atención y, a menudo, es una cuestión de condiciones implícitas.
Ejemplo 1. Mida la fuerza electromotriz y la resistencia interna de la batería en el experimento y cree una imagen U-I basada en el conjunto de datos obtenidos, como se muestra en la figura. que la fuerza electromotriz de la batería E=______ V, y la resistencia interna es Resistencia r=_______ ?
Un problema común que se encuentra al analizar el gráfico U-I de la fuente de alimentación desde la intersección entre el gráfico y. En el eje vertical, es fácil determinar que la fuerza electromotriz E = 1,5 V, y la intersección entre el gráfico y el eje horizontal 0,6 A es la corriente cuando el voltaje del terminal del circuito es de 0,80 voltios (un error común que cometen los estudiantes aquí. es considerar la intersección de 0,6 A entre el gráfico y el eje horizontal como una corriente de cortocircuito y concluir que r = E/I cortocircuito = 2,5. Por lo tanto, la resistencia interna de la fuente de alimentación es: r=△U/△I=1.2?
3. Explora el significado potencial de las intersecciones
El significado físico potencial de las intersecciones en Las imágenes físicas generales suelen ser una condición importante para resolver problemas y requieren que prestemos más atención. Por ejemplo: ¿el punto de intersección de las imágenes de desplazamiento de dos objetos significa que los dos objetos se cruzan?
Ejemplo 2. Dos estaciones de autobús A y B están separadas por 60 kilómetros. Un autobús circula de la estación A a la estación B cada 10 minutos a una velocidad de 60 kilómetros por hora. (1) Si después de que el primer automóvil sale de la estación A, también hay un automóvil del mismo tamaño en la estación B que se dirige a la estación A a la misma velocidad. ¿Cuántos automóviles que salen de la estación A encontrará en el camino el automóvil de la estación B? ? (2) Si un automóvil de la estación B sale al mismo tiempo que otro automóvil de la estación A, para maximizar el número de automóviles de la estación A que el automóvil de la estación B encuentra en el camino, el automóvil de la estación B debe será el primer automóvil en la estación A. ¿Cuánto tiempo pasará después de que el automóvil salga (es decir, al mismo tiempo que el primer automóvil en la estación A)? ¿Cuántos coches podemos encontrar en el camino? (3) Si el automóvil de la estación B no sale al mismo tiempo que el automóvil de la estación A, ¿cuántos automóviles puede encontrar el automóvil de la estación B en el camino?
Según el significado de la pregunta, dibuje una imagen sat de un automóvil que se mueve a velocidad constante desde la estación A y la estación B en diferentes momentos en el mismo sistema de coordenadas, como se muestra en la figura.
Se puede ver claramente en la imagen: (1) Cuando el automóvil en la estación B sale al mismo tiempo que el primer automóvil en la estación A, cuando el primer automóvil sale de la estación B, el automóvil en estación B La línea gráfica st CD tiene 6 puntos de intersección con la línea gráfica st del automóvil en la estación A (excluyendo los puntos de intersección en el eje t), lo que significa que el automóvil en la estación B puede encontrar 6 automóviles en el camino ( excluyendo dentro de la estación) Salida desde la estación A.
(2) Para que el automóvil en la estación B encuentre la mayor cantidad de automóviles en el camino, debe salir al menos 50 minutos después del primer automóvil en la estación A, es decir, debe salir al mismo tiempo que el sexto automóvil en estación A. En este caso Cuando, la línea gráfica s?t MN correspondiente al automóvil en la estación B tiene 11 puntos de intersección con la línea gráfica s a t **** del automóvil en la estación A (excluyendo el punto de intersección en el eje t ), por lo que el automóvil está en camino a la estación B (excluyendo En esta estación), encontrará como máximo 1 litro de automóviles que salen de la estación A. (3) Si el automóvil en la estación B y el automóvil en la estación A no salen al mismo tiempo, puede haber hasta 12 gráficos st del automóvil en la estación B (línea recta PQ en la figura) y el gráfico st del coche en la estación A. punto de intersección, por lo que puedes encontrar hasta 12 vehículos en el camino a la estación B.
4. Aclare el significado físico del área
El significado físico de usar la imagen representada por el área a menudo es completo y a menudo se combina con el significado físico de pendiente. Entre ellos, la vista que. el área debajo de la línea en la imagen v a t representa el desplazamiento del movimiento de partículas y es el más básico y el más utilizado.
Ejemplo 4. Hay un objeto estacionario colocado sobre una superficie horizontal lisa. Ahora use una fuerza horizontal constante A para empujar el objeto. Después de actuar durante un período de tiempo, use una fuerza horizontal constante B en el. dirección opuesta para empujar el objeto. Cuando el tiempo de acción de la fuerza constante B es el mismo que el tiempo de acción de la fuerza constante A, el objeto simplemente regresa a su lugar original. En ese momento, la energía cinética del objeto es 32 J. Entonces, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza constante A durante todo el proceso? ¿Cuál es el trabajo de la fuerza constante B?
Este es un buen problema mecánico integral que involucra movimiento, fuerza y relaciones funcionales. El escenario físico no es complicado a primera vista, pero no hay muchas condiciones planteadas directamente en la pregunta. Sólo podemos profundizar en las condiciones implícitas en la pregunta. La siguiente figura expresa todo el proceso físico, que se puede resolver a partir de las leyes de movimiento, cinemática, imágenes, etc. de Newton, utilizando el método de la imagen, que es sencillo e intuitivo.
Dibuja una gráfica de velocidad y tiempo (como se muestra en la Figura a). El desplazamiento es el área de 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 y △EBC. El área de △ADC es igual al área de △ADB, por lo que el área de △0AB es igual al área de △ DCB (como se muestra en la Figura b).
Es decir: (v1?2t0) = v2t0
La solución es: v2=2v1
Según el 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. Encuentre el estado crítico en la imagen
Los problemas físicos a menudo involucran muchos estados críticos, y sus estados críticos a menudo se reflejan en la imagen. Encontrar el estado crítico en la imagen puede aclarar la situación física de un vistazo.
Ejemplo 5: Lanzar un objeto A verticalmente hacia arriba desde el suelo con una velocidad inicial de 2v0, y luego lanzar otro objeto B verticalmente hacia arriba desde el suelo con una velocidad inicial de v0 después de un intervalo de tiempo de △t , para que A y B puedan Cuando se encuentran en el aire, ¿qué condiciones deben cumplir △t?
A es una imagen st de dos objetos que se mueven verticalmente hacia arriba en el mismo sistema de coordenadas, como se muestra en la figura. Para que A y B se encuentren en el aire, sus desplazamientos con respecto al punto parabólico deben ser iguales, es decir, las gráficas de A y B deben cruzarse. De esto se puede ver rápidamente en la gráfica: el punto crítico más temprano. umbral para lanzar el objeto B La situación es que el objeto B se encuentra con A después de aterrizar; la situación crítica en la que el objeto B se lanza a más tardar es que el objeto B se encuentra con A después de ser lanzado. Por lo tanto, para que A y B se encuentren en el aire, las condiciones que △t deben cumplir son: 2v0/glt; △tlt; 4v0/g
A través de la discusión anterior, podemos ver que el La imagen tiene ricas connotaciones, muy completa, pero muy concisa en su expresión, es la unidad perfecta de número, forma y significado en el aprendizaje de la física, y refleja una profunda comprensión de los problemas físicos. Usar imágenes para resolver problemas no es solo un método para resolver problemas, sino también un proceso para apreciar la simple belleza de la física.
6． Capte el significado físico de la imagen
Ejemplo 6. Como se muestra en la figura, hay un área de campo magnético uniforme de 40 cm de ancho y la dirección del campo magnético es perpendicular al interior del papel. Un marco de alambre cuadrado con una longitud de lado de 20 cm se coloca sobre el papel y pasa a través del área del campo magnético con una velocidad constante v = 20 cm/s perpendicular al límite del campo magnético. Un lado del marco de alambre siempre es paralelo. el límite del área del campo magnético durante el movimiento. Tome el tiempo t = 0 cuando ingresa por primera vez al campo magnético. En la siguiente figura, lo que puede reflejar correctamente el patrón cambiante de la corriente inducida en cualquier momento es ( )
Al resolver el problema, el magnético. La línea de inducción del conductor puede ser equivalente a la fuente de alimentación. El corte se considera como un circuito cerrado, o puede considerarse directamente como un circuito cerrado utilizando la ley de inducción electromagnética de Faraday.
Cuando parte de la estructura de alambre entra en el campo magnético, hay una corriente inducida constante. Cuando toda la parte entra en el campo magnético, no hay corriente inducida. Cuando parte de la estructura de alambre sale del campo magnético. , se puede generar una corriente inducida en la dirección opuesta. Por lo tanto, debes elegir C.
Método de equivalencia en física de secundaria
1. Método
El método de equivalencia es uno de los métodos de pensamiento comúnmente utilizados en la investigación científica. Partiendo del punto de partida básico de efectos equivalentes, puede transformar fenómenos físicos y procesos físicos complejos en fenómenos físicos y procesos físicos más simples para la investigación y el procesamiento. Dificultad, también es un método importante en la investigación de la física. También es un método importante en la investigación de la física.
El método de equivalencia no significa que todos los aspectos de una cosa tengan el mismo efecto, sino que enfatiza el efecto de un determinado aspecto. Por tanto, debe quedar claro bajo qué condiciones, dentro de qué ámbito y en qué aspectos diferentes cosas son equivalentes. En física de la escuela secundaria, las equivalencias que encontramos habitualmente se pueden dividir en: equivalencia de cantidades físicas, equivalencia de procesos físicos y equivalencia de modelos físicos.
2. Ejemplos de análisis
1. Equivalencia de cantidades físicas
En física de la escuela secundaria, tan pequeño como el coeficiente de recuperación equivalente, la fuerza resultante y la fuerza componente, la velocidad resultante y la velocidad componente, la resistencia total y fuerza componente Resistencia, etc.; tan grande como 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 física a problemas específicos, nuestro análisis y respuestas a los problemas físicos serán más concisos y claros.
Ejemplo l. Como se muestra en la figura, ABCD representa una pista lisa aislada colocada verticalmente en un campo eléctrico uniforme horizontal con una intensidad de campo de E = 104 V/m. La parte BCD de la pista es un anillo semicircular con un radio de R, la parte horizontal. de la pista y la pista es tangente a la parte del semicírculo de . (g=10m/s2) Encuentre:
(1) ¿Cuál es la velocidad de la pelota cuando llega al punto C?
(2) ¿Cuál es la presión sobre la vía cuando llega al punto C?
(3) ¿Cuál es la energía cinética máxima que puede obtener la pelota?
2. Equivalencia de procesos físicos
Para algunos procesos físicos complejos, podemos reemplazarlos con uno o varios procesos físicos simples, lo que puede simplificar problemas complejos, la conversión y la descomposición pueden hacer la naturaleza física del objeto de investigación más clara y facilitar la solución fluida del problema.
En la física de la escuela secundaria, a menudo nos encontramos con problemas 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, en el plano vertical, coloque una órbita circular suave con un radio grande R, y 0 es su punto más bajo. Un control deslizante con masa m se coloca cerca del punto 0 P y se requiere que se deslice desde el reposo hasta el punto 0 en el menor tiempo.
Ejemplo 3. La longitud del lado largo de una estructura rectangular de alambre desnudo es 2l, y la longitud del lado corto es l. Se conecta una resistencia con una resistencia de R a cada uno de los dos cortos. lados, y las otras resistencias no se cuentan. La posición del marco conductor es como se muestra en la figura. La dirección y distribución del campo magnético en el marco conductor son como se muestra en la figura.
Una varilla conductora lisa AB de resistencia R es paralela al lado corto y siempre está en buen contacto con el lado largo. Inicialmente, la varilla conductora está en x=0. Desde el momento t=0, la varilla conductora AB se mueve uniformemente a lo largo de la dirección x con una velocidad v bajo la acción de una fuerza externa F. Intente encontrar:
(1) El patrón de cambio de la fuerza externa F con el tiempo t durante el proceso de la barra conductora AB de x=0 a x=2l
(2) Barra conductora AB de x=0 a x=2l La cantidad de calor generada por todo el circuito durante el proceso de x=0 a x=2l.
3. Equivalencia de modelos físicos
La equivalencia de modelos físicos se usa ampliamente en física, especialmente en mecánica. Muchos modelos se pueden aplicar directamente al electromagnetismo, como los modelos de satélites, humanos y barcos. modelo, modelo de bloque de madera para disparar balas, modelo de colisión, modelo de oscilador de resorte, etc. De hecho, cuando aprendemos nuevos conocimientos, a menudo equiparamos los nuevos problemas con modelos físicos familiares.
Métodos de aprendizaje de física en la escuela secundaria
1. Vista previa detallada antes de la clase
La vista previa es un paso importante para leer el libro de texto de forma independiente y adquirir nuevos conocimientos antes de la clase.
Obtenga una vista previa detallada antes de la clase. Si no imparte clases nuevas, primero debe leer detenidamente el contenido de la nueva clase a través de la lectura, el análisis y el pensamiento, para comprender el sistema de conocimiento y los puntos clave. , dificultades, alcance y requisitos del libro de texto. Debemos captar el núcleo de los conceptos y leyes físicos, así como las diferencias y conexiones con otros conceptos y leyes físicos, y registrar las preguntas difíciles en los libros de texto que no entendemos.
2. Tome la iniciativa para mejorar la eficiencia de escuchar conferencias
Al escuchar conferencias, la vista previa con preguntas puede mejorar la eficiencia de escuchar conferencias y resaltar los puntos clave de las conferencias. más prominente. En clase, cuando el profesor habla de algo que no entiende en el avance, es muy proactivo, presta especial atención a la escucha y se esfuerza por entenderlo en clase. Al mismo tiempo, puede comprobar la profundidad y amplitud de su comprensión de los materiales didácticos comparándolos con las explicaciones del profesor, aprender el proceso y los métodos de pensamiento del profesor para analizar problemas difíciles, y también puede hacer más preguntas y análisis, y exponga sus propias opiniones.
3. Organice notas de estudio con regularidad
Durante el proceso de aprendizaje, revise los conocimientos adquiridos y compárelos con notas previas, apuntes de conferencias, tareas, exámenes estándar, libros de texto y libros de referencia. Suplementos y resumir otros materiales para que los conocimientos aprendidos alcancen un nivel sistemático, completo y muy resumido. Las notas de estudio deben ser concisas, claras de un vistazo y coherentes con tus propias características.
4. Haz tus deberes a tiempo
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