高中物理概念模型的建立市公开课一等奖省赛课获奖

一、增加内容：1、重视考查考生综合利用所学知识分析问题能力；2、机械能包含动能、重力势能和弹性势能；3、电池组计算只限于相同电池串联；二、删除内容：1、匀变速直线运动图像只限于v-t图像；2、处理物体在斜面上问题，只限于已知相对运动趋势或已知运动方向情况；3、不要求解反电动势问题；4、简谐运动公式只限于回复力公式，图像只限于位移-时间图像；5、光干涉限于双缝干涉和薄膜干涉。年四川高考考试说明（物理）改变第1页一、什么是模型？物理模型应该含有一个通识性特质，它应该是因为一些共同属性而联络起来共同体。简单说，就是指一个模型建立是以某一物理概念为支撑。二、应用举例：概念与模型xytxtvta力加速度速度第2页比如：常见运动图象以下概念与模型tvvt启发：用图象面积来处理一些物理问题时，“面积”不是简单地图线与横轴围成面积这么简单！变速运动能够看作是无数个匀速运动组成，即：x=Δx1+Δx2+Δx3+…=v1Δt+v2Δt+v3Δt+…第3页再比如：带着这么思绪，请大家下列图中阴影部分表示什么物理意义？概念与模型LxORB年上海第33题第（3）问选讲v0=2m/sI=2AxF方案1方案21.6J0.8J1/vx0.51.521/vx第4页1理想模型高中物理模型选讲2关联模型3转换模型4赔偿模型5等效替换6追及模型7动态模型8磁场边界第5页一、什么是理想模型：它是在物理发展过程中，针对某一问题主要原因而合理外推结果。处理这类问题难点在于理想模型与实际问题之间某种联络。二、常见理想模型：质点、轻杆、轻绳、轻弹簧、点电荷等。三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。结论：（1）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）中，形变力大小处处相同；（2）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）对两端物体作用力大小相同、方向相反。模型1：理想模型第6页三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。结论：（1）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）中，形变力大小处处相同；（2）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）对两端物体作用力大小相同、方向相反。【例题1】请分析以下两幅图中绳子在受力上有什么不一样？【应用1】在验证牛顿第二定律试验中，为何会附加一个条件，即：小车质量远大于钩码质量？FF模型1：理想模型第7页三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。结论：（1）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）中，形变力大小处处相同；（2）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）对两端物体作用力大小相同、方向相反。【例题1】请分析以下两幅图中绳子在受力上有什么不一样？【应用2】假如用以下列图所表示装置验证牛顿第二定律，需要“小车质量远大于钩码质量”这个条件吗？FF问题：传感器感应端应该放在左侧还是右侧？模型1：理想模型第8页三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。结论：（1）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）中，形变力大小处处相同；（2）同一轻杆（轻绳或轻弹簧）对两端物体作用力大小相同、方向相反。【例题1】请分析以下两幅图中绳子在受力上有什么不一样？【应用3】假如用以下两幅图进行验证，谁误差更小？FF模型1：理想模型第9页三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。【例题2】（全国卷Ⅱ，第18题）如图所表示，四个完全相同弹簧都处于水平位置，它们右端受到大小皆为F拉力作用，而左端情况各不相同：①中弹簧左端固定在墙上，②中弹簧左端受大小也为F拉力作用，③中弹簧左端拴一小物块，物块在光滑桌面上滑动，④中弹簧左端拴一小物块，物块在有摩擦桌面上滑动。若认为弹簧质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧伸长量，则有A．l2＞l1 B．l4＞l3 C．l1＞l3 D．l2＝l4FFFFF①②③④模型1：理想模型【两个问题】1、2、被偷去力都干什么去了？第10页三、模型处理：1、轻杆、轻绳、轻弹簧：（1）结构特点：m=0；（2）力学特点：F合=ma=0×a=0。【例题3】（江苏，第14题）某缓冲装置理想模型如图所表示，劲度系数足够大轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定槽内移动，与槽间滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超出l时，装置可安全工作。一质量为m小车若以速度v0撞击弹簧，将造成轻杆向右移动l/4。轻杆与槽间最大静擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面摩擦。（1）若弹簧劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧压缩量x；（2）求为使装置安全工作，允许该小车撞击最大速度vm；（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v'和撞击速度v关系。mvl轻杆模型1：理想模型第11页三、模型处理：2、点电荷：我了解是它并不是一个几何模型，而是一个力学模型。【例题4】如图所表示，两个质量均为m完全相同金属球壳a与b，其壳层厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间距离为l，为球壳外半径r3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其所带电荷量绝对值均为Q，那么a、b两球之间万有引力F1与库仑力F2为模型1：理想模型电荷相互作用电荷重新分布电荷间距改变电荷作用改变若将金属小球改为绝缘小球呢？第12页三、模型处理：2、点电荷：我了解是它并不是一个几何模型，而是一个力学模型。【例题5】怎样了解电场强度大小只与场源电荷和位置相关？以下是一个同学迷惑：他认为依据库仑定律，能够证实电场强度与检验电荷无关，只与该点位置相关，但他却不能证实其它带电体电场强度与检验电荷无关，然后他问，这是一个理想模型吗？模型1：理想模型第13页一、什么是理想模型：二、常见理想模型：三、模型处理：四、理想模型小结：1、理想模型即使把研究对象理想化，不过它突出了研究对象某方面特征或主要特征，使我们能集中全力掌握研究对象在一些方面表现出本质特征或运动规律。事实证实，这是一个研究物理问题有效方法。模型1：理想模型POabcdqQ第14页一、什么是理想模型：二、常见理想模型：三、模型处理：四、理想模型小结：2、理想模型分类：(1)对象模型用来代替研究对象实体理想化模型，如质点、弹簧振子、单摆、点电荷、理想变压器等都属于对象模型。(2)条件模型把研究对象所处外部条件理想化建立模型叫做条件模型。如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场都属于条件模型。(3)过程模型实际物理过程都是很多原因作用结果，忽略次要原因作用，只考虑主要原因引发改变过程叫做过程模型。如伽利略在研究力与运动关系便利用到了这种思想。模型1：理想模型第15页模型2：关联模型一、一点说明：关于关联模型阐述：这里讲关联模型指是物体运动状态与什么物理量关联问题。二、模型讲解：1、力是产生加速度原因安微第16页模型2：关联模型一、一点说明：关于关联模型阐述：这里讲关联模型指是物体运动状态与什么物理量关联问题。二、模型讲解：2、加速度是怎样影响速度？怎样求出小孩离斜面最远距离？二者联络？轨迹都是抛物线？速度改变量怎样求解？第17页模型2：关联模型一、一点说明：关于关联模型阐述：这里讲关联模型指是物体运动状态与什么物理量关联问题。二、模型讲解：3、向心力与线速度？椭圆轨道与圆轨道上A点，加速度、向心加速度是否相同？椭圆轨道上除远地点和近地点以外，向心加速度和加速度是否相同？第18页模型2：关联模型一、一点说明：关于关联模型阐述：这里讲关联模型指是物体运动状态与什么物理量关联问题。二、模型讲解：3、向心力与线速度？第19页第1类：求解拉船模型分速度一、易错点分析：依据作用力分解造成错误：把OA段绳子拉力分解成水平分力与竖直分力，所以把OA段绳子收缩方向速度分解成水平和竖直两个分速度。错误原因：认为力沿什么方向，速度便沿什么方向。错因剖析：（1）力是改变速度原因，而不是产生速度原因；（2）在处理该类问题时，忘记了求解速度基本定义。二、处理方法：1、从速度基本定义入手：Δv=Δx/t；2、从功率相等标准入手：绳B端克服拉力做功功率等于绳A端拉力对物体做功功率。3、等效分解法：模型3：转换模型第20页解法1：利用速度基本定义如图所表示，经过很短一段时间Δt后，小船运动至C点，令AC=Δx，过C点作OA垂线，垂足为D。因为运动时间很短，Δx很小，OD≈OC，所以绳子收缩长度为AD=OA-OC=AD=ACcosθ=Δx·cosθ。则：CD即：模型3：转换模型第1类：求解拉船模型分速度第21页解法2：利用功率相等标准令绳子拉力为T，则有：T·v=T·v船·cosθ解法3：利用速度等效标准模型3：转换模型第1类：求解拉船模型分速度第22页第2类：转换参考系(宁夏，17)甲乙两年在公路上沿同一方向做直线运动，它们v-t图象如图所表示。两图象在t=t1时相交于P点，P在横轴上投影为Q，△OPQ面积为S。在t=0时刻，乙车在甲车前面，相距为d。已知今后两车相遇两次，且第一次相遇时刻为t′，则下面四组t′和d组合可能是OPQvtv0乙甲甲乙dv0模型3：转换模型第23页（海南，8）甲乙两车在一平直道路上同向运动，其v-t图像如图所表示，图中ΔOPQ和ΔOQT面积分别为S1和S2。初始时，甲车在乙车前方S0处。

A．若S0=S1+S2，两车不会相遇

B．若S0<S1，两车相遇2次

C．若S0=S1，两车相遇1次

D．若S0=S2，两车相遇1次OQTvt乙甲甲乙S0v0P模型3：转换模型第2类：转换参考系第24页第3类：把电磁感应现象中力学现象，转化为感应电流方向模型3：转换模型第25页第4类：把磁通量改变斜率，转化为感应电流方向(海南，4)一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所表示电路中，其中R为滑线变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关。以下情况中，可测到N向左运动是A．在S断开情况下，S向a闭合瞬间B．在S断开情况下，S向b闭合瞬间C．在S已向a闭合情况下，将R滑动头向c端移动时D．在S已向a闭合情况下，将R滑动头向b端移动时模型3：转换模型Oit第26页第5类：利用能量转化进行转换（上海，15）如图，一长为L轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m小球。一水平向右拉力作用于杆中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力功率为模型3：转换模型匀速转动动能不变重力势能增大机械能增大外力做功第27页(•江苏单科•3)如图所表示，细线一端固定于O点，另一端系一小球．在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力瞬时功率改变情况是A．逐步增大B．逐步减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大模型3：转换模型第5类：利用能量转化进行转换第28页第6类：把物理问题转化为对形成原因研究在以下四幅图中，细绳所悬挂重物质量相等，滑轮均为理想滑轮，请分析四幅图中杆受滑轮作用力大小关系?模型3：转换模型[错因剖析]就我学生而言，做错同学当中，绝大部分同学是认为杆对滑轮作用力是沿着杆。为了防止这么错误发生，我处理是这么：1、因为同一绳子拉力大小处处相同，所以绳对滑轮作用力一定沿着对角线方向；2、杆能够发生哪些形变？直观确定间接确定绳子拉力方向滑轮状态确定杆作用方向杆形变种类回答学生疑惑第29页第7类：利用对称特点进行转换模型3：转换模型[例题]

(•四川模拟)原长为30cm轻弹簧竖立于地面，下端与地面固定，质量为m＝0.1kg物体放到弹簧顶部，物体静止平衡时弹簧长为26cm.假如物体从距地面130cm处自由下落到弹簧上，当物体压缩弹簧到距地面22cm时，不计空气阻力，取g＝10m/s2，重物在地面时重力势能为零，则(

)．A．物块动能为1J

B．物块重力势能为1.08JC．弹簧弹性势能为0.08JD．物块动能与重力势能之和为2.16JOt代表位移-时间图象代表速度-时间图象代表加速度-时间图象第30页第7类：利用对称特点进行转换模型3：转换模型[例题]

(•四川模拟)原长为30cm轻弹簧竖立于地面，下端与地面固定，质量为m＝0.1kg物体放到弹簧顶部，物体静止平衡时弹簧长为26cm.假如物体从距地面130cm处自由下落到弹簧上，当物体压缩弹簧到距地面22cm时，不计空气阻力，取g＝10m/s2，重物在地面时重力势能为零，则(

)．A．物块动能为1J

B．物块重力势能为1.08JC．弹簧弹性势能为0.08JD．物块动能与重力势能之和为2.16JOtEkEp第31页[例题]如图所表示，真空中存在一个水平向左匀强电场，场强大小为E.一根不可伸长绝缘细线长度为l，一端拴一个质量为m、电荷量为q带负电小球，另一端固定在O点．把小球拉到使细线水平位置A，由静止释放，小球沿圆弧运动到位置B时，速度为零．（图中角θ＝60°）。请分析：（1）小球在B点加速度大小；（2）小球运动到B点时绳子受到拉力大小。[错误剖析]1、认为小球运动到B点后将会在该点保持静止状态；2、在对B点进行受力分析时，对向心力起源分析不够准确，从而认为电场力与重力协力沿OB方向。第7类：利用对称特点进行转换模型3：转换模型第32页第8类：利用轨迹对称进行变换[例题]如图所表示直角坐标系中，在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反有界匀强电场，其中x轴上方电场方向沿y轴负方向，x轴下方电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A（-2l0，-l0）到C（-2l0，0）区域内，连续分布着电荷量为+q（q>0）、质量为m粒子。某时刻起，从A点到C点间粒子，依次连续以相同速度v0沿x轴正方向射入电场。若从A点射入粒子，恰好从y轴上A’（0，l0）沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图。不计粒子重力及它们间相互作用。则经过y轴后也能沿x轴正方向运动粒子，其初始位置在AC间纵坐标是模型：转换模型第33页模型3：转换模型第8类：利用轨迹对称进行变换(·山东·18)如图1所表示，场强大小为E、方向竖直向下匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h.质量均为m、带电量分别为＋q和－q两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区域(两粒子不一样时出现在电场中)．不计重力，若两粒子轨迹恰好相切，则v0等于(

)第34页[例题]

（崇明一模，24题改编）在光滑水平面上，有一个粗细均匀单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，平行磁场区域宽度大于线框边长，如图所表示．则：（1）线框中感应电流随时间改变关系图；（2）外力F随时间改变关系图。模型4：赔偿模型第35页1、协力与分力替换[例题]（北京、内蒙古、安徽春招，10）一物体放置在倾角为θ斜面上，斜面固定于加速上升电梯中，加速度为a，如图所表示．在物体一直相对于斜面静止条件下，以下说法中正确是（A）当θ一定时，a越大，斜面对物体正压力越小（B）当θ一定时，a越大，斜面对物体摩擦力越大（C）当a一定时，θ越大，斜面对物体正压力越小（D）当a一定时，θ越大，斜面对物体摩擦力越小模型5：等效替换模型fcosθ=FNsinθfsinθ+FNcosθ-mg=ma第36页2、物理原理替换模型5：等效替换模型EB第37页3、直流电路中等效替换模型5：等效替换模型（1）用已知电阻代替未知电阻（2）用电流表代替电压表第38页模型5：等效替换模型（2）用电流表代替电压表[成都七中届二诊模拟]某物理兴趣小组要准确测量一只电流表G（量程1mA，内阻约为100Ω）内阻，试验可提供器材有：电流表A1：量程3mA，内阻约为200Ω电流表A2：量程0.6A，内阻约为0.1Ω定值电阻R1：阻值为10Ω定值电阻R2：阻值为60Ω滑动变阻器R3：最大阻值20Ω，额定电流1.5A直流电源：电源电动势1.5V，内阻0.5Ω开关，导线若干GVGA1GA13、直流电路中等效替换第39页模型5：等效替换模型（3）用电压表代替电流表【天津】要测量电压表V1内阻RV，其量程为2V，内阻约为2kΩ。试验室提供器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω；电压表V2，量程5V，内阻5kΩ；定值电阻R1，阻值30Ω；定值电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R3，最大阻值100Ω，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω；开关S一个，导线若干。AV1V2V1用V2代替电流表用V1代替电流表V1V23、直流电路中等效替换第40页模型5：等效替换模型（4）电源内阻等效处理用测量电源内阻原理测量电阻利用等效内阻来处理局部电路3、直流电路中等效替换第41页一点说明：1、关于运动图象考试说明改变：删除了“匀变速直线运动图像只限于v-t图像”；2、重新审阅x-t图象物理意义：模型6：追及相遇模型·新课标Ⅰ·191、空间位置随时间改变规律2、速度大小随时间改变规律3、速度方向随时间改变规律4、相遇情况：(1)即某一时刻同时出现在哪个位置；(2)怎么相遇？第42页一点说明：1、关于运动图象考试说明改变：删除了“匀变速直线运动图像只限于v-t图像”；2、重新审阅x-t图象物理意义：模型6：追及相遇模型[例题]在水平地面上同一位置先后竖直上抛两个小球A和B，初速度分别为2v0和v0，且两小球能够在空中相遇，求：先后抛出两个小球时间差Δt取值范围。ty[自我小结]对此图象了解：（1）初速度调整y-t图象宽度大小；（2）Δt大小调整y-t图象位置。第43页一点说明：1、关于运动图象考试说明改变：删除了“匀变速直线运动图像只限于v-t图像”；2、重新审阅x-t图象物理意义：模型6：追及相遇模型[例题]小球A从离地面高H处自由下落，同时小球B以v0初速度从地面竖直上抛，问v0为多少时：（1）两球在B球上升阶段相遇；（2）在B抵达最高点时相遇；（3）在B球下降阶段相遇。tyABv0H第44页1、动态平衡：模型7：动态模型动态平衡图解法解析法1号力2号力3号力拉密原理相同三角形正交分解法大小、方向均不变力大小变、方向不变力大小变、方向也变力三力平衡、有一个夹角不变三力平衡、三个夹角都在变其它……第45页1、动态平衡：模型7：动态模型第46页2、运动分析：（1）瞬间问题、变加速运动；（2）机车两种开启方式；（3）带电粒子在电场中E、φ、ε、F等物理量动态分析；（4）匀速圆周运动物体静摩擦力；（4）电磁感应中单杆、双杆动力学动态问题。模型7：动态模型第47页3、卫星变轨：模型7：动态模型（1）比较轨道2上P、Q两点线速度大小；（2）比较卫星在三个轨道上运动周期；（3）比较卫星在轨道1、3上线速度、角速度、加速度以及向心加速度；（4）比较卫星在椭圆轨道上Q点和轨道1Q点速度大小、加速度以及向心加速度大小；（5）比较轨道2上Q点与3轨道上P点线速度大小；（6）比较三个轨道上机械能大小。第48页4、能量转化动态分析：解题方法：当只有系统内重力、弹力做功时，系统机械能守恒。模型7：动态模型[例题1]

如图所表示，在绝缘斜面上方存在着沿水平向右匀强电场，斜面上带电金属块沿斜面滑下．已知在下滑过程中，金属块动能增加了12J，金属块克服摩擦力做功8J，重力做功24J，以下判断中正确是(

)受力情况重力弹力摩擦力电场力协力施力物体受力物体地球滑块斜面滑块斜面滑块电场滑块做功情况正功24J不做功0J做负功-8J？做正功12J能量改变重力势能降低24J无内能增加8J电势能？动能增加12J第49页4、能量转化动态分析：解题方法：当只有系统内重力、弹力做功时，系统机械能守恒。模型7：动态模型[例题2]如图所表示，竖直向上匀强电场中，绝缘轻质弹簧直立于地面上，上面放一个质量为m带正电小球，小球与弹簧不连接．现将小球向下压到某位置后由静止释放，若小球从静止开始运动到离开弹簧过程中，重力和电场力对小球做功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，小球电荷量保持不变，则上述过程中受力情况重力弹力电场力协力施力物体受力物体地球小球弹簧小球电场小球做功情况正功W1正功？正功W2正功能量改变重力势能降低W1弹性势能降低？电势能降低W2动能增加第50页4、能量转化动态分析：解题方法：当只有系统内重力、弹力做功时，系统机械能守恒。模型7：动态模型[例题3]如图所表示，质量为M、长度为L小车静止在光滑水平面上，质量为m小物块(可视为质点)放在小车最左端．现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动．小物块和小车之间摩擦力为f，小物块滑到小车最右端时，小车运动距离为x。此过程中，以下结论正确是受力情况拉力F摩擦力协力施力物体受力物体木板与滑块一对滑动摩擦力做功情况正功W1总功-f·Δx能量改变能量增加W1系统内能增加f·Δx滑块动能增加量木板动能增加量第51页5、电路动态分析：（包含直流、交流、含容电路等）模型7：动态模型第52页模型8：磁场边界1、直线边界：模型特点：（1）进出磁场时与直线边界夹角相等。（2）垂直进入磁场时，出射点与入射点之间距离最大；（3）当速度大小不变时，第2幅图中速度与边界夹角越小，粒子离开边界最大距离越大。2、圆形边界：（1）沿着磁场圆圆心进入；（2）磁场圆与轨迹圆公共弦最长时等于其中一个直径；①粒子在匀强磁场圆中运动时间最长时其弦长可能等于其中一个圆直径②粒子在（匀强）磁场圆中运动最远处时其弦长可能等于其中一个圆直径（3）轨迹圆半径等于匀强磁场圆半径粒子（同种粒子从同一点射入磁场时）会平