高考物理二輪專題復(fù)習(xí)課件：類比思想

專題復(fù)習(xí)：類比思想從高考題談起極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)。電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì),請(qǐng)寫出電勢(shì)的定義式。類比電勢(shì)的定義方法,在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”的概念,并簡(jiǎn)要說明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn)。類比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法,對(duì)比加速度和速度的定義,根據(jù)圖2所示a-t圖像,求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2s末的速率v2;主要內(nèi)容一、物理學(xué)發(fā)展中的類比思想二、物理模型建立中的類比思想三、物理規(guī)律應(yīng)用中的類比思想一、物理學(xué)發(fā)展中的類比思想4、場(chǎng)的研究中的類比1、光的本性認(rèn)識(shí)中的類比2、庫(kù)侖定律建立中的類比3、引力常量測(cè)量中的類比1、光的本性認(rèn)識(shí)中的類比牛頓惠更斯類比實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)特征提出光的微粒說類比機(jī)械波的傳播特征提出光的波動(dòng)說麥克斯韋在干涉、衍射等基礎(chǔ)上提出光的電磁說，光是電磁波愛因斯坦在光電效應(yīng)基礎(chǔ)上提出光的光子說，光是光子流光的波粒二象性德布羅意類比研究提出物質(zhì)波光?庫(kù)侖庫(kù)侖定律扭秤實(shí)驗(yàn)思想方法1、小量放大思想2、電荷均分原理牛頓萬有引力定律m1m2rq1q2r類比萬有引力定律猜想兩點(diǎn)電荷間的作用力與兩物體間的萬有引力遵循相似的規(guī)律。2、庫(kù)侖定律建立中的類比類比庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)的原理、小量放大的思想，設(shè)計(jì)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)量物體間的引力，從而計(jì)算引力常量。1798年，測(cè)出引力常量G的數(shù)值卡文迪許萬有引力定律庫(kù)侖定律1785年3、引力常量測(cè)量中的類比4、場(chǎng)的研究中的類比場(chǎng)的力特征，強(qiáng)弱描述。類比，建立場(chǎng)概念電荷電荷電場(chǎng)磁體磁體磁場(chǎng)場(chǎng)線描述4、場(chǎng)的研究中的類比場(chǎng)的力特征，強(qiáng)弱描述。類比，建立場(chǎng)概念電荷電荷電場(chǎng)磁體磁體磁場(chǎng)地球物體重力場(chǎng)、引力場(chǎng)描述引力場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量？質(zhì)量引力4、場(chǎng)的研究中的類比場(chǎng)的力特征，強(qiáng)弱描述。類比，建立場(chǎng)概念電荷電荷電場(chǎng)磁體磁體磁場(chǎng)場(chǎng)線描述地球物體重力場(chǎng)、引力場(chǎng)引力場(chǎng)線4、場(chǎng)的研究中的類比場(chǎng)的能特征電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)重力做功與路徑無關(guān)質(zhì)量用類比思想解決問題極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)。電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì),請(qǐng)寫出電勢(shì)的定義式。類比電勢(shì)的定義方法,在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)”的概念,并簡(jiǎn)要說明電勢(shì)和“重力勢(shì)”的共同特點(diǎn)。電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)φ定義為電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能Ep與其電荷量q的比值,即由于重力做功與路徑無關(guān),可以類比靜電場(chǎng)電勢(shì)的定義,將重力場(chǎng)中物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能Ep與其質(zhì)量m的比值,叫做“重力勢(shì)”,即電勢(shì)φ和重力勢(shì)φG都是反映場(chǎng)的能性質(zhì)的物理量,僅由場(chǎng)自身的因素決定。二、物理模型建立中的類比思想1、行星運(yùn)動(dòng)模型與原子核式結(jié)構(gòu)模型的類比2、彈簧振子系統(tǒng)與兩分子系統(tǒng)模型的類比3、“碰撞模型”的類比4、“點(diǎn)電荷電場(chǎng)模型”與“電磁輻射模型”的類比1、行星運(yùn)動(dòng)模型與原子核式結(jié)構(gòu)模型的類比宏觀天體運(yùn)動(dòng)模型微觀電子運(yùn)動(dòng)模型類比理想化處理：勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力來源：宏觀萬有引力向心力來源：微觀庫(kù)侖引力能量連續(xù)能量量子化r越大，運(yùn)動(dòng)越慢，動(dòng)能越小總能量越大勢(shì)能越大1、行星運(yùn)動(dòng)模型與原子核式結(jié)構(gòu)模型的類比宏觀天體運(yùn)動(dòng)模型微觀電子運(yùn)動(dòng)模型某原子電離后其核外只有一個(gè)電子，若該電子在核靜電力作用下繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么電子運(yùn)動(dòng)A．半徑越大，加速度越大B．半徑越小，周期越大C．半徑越大，角速度越小D．半徑越小，線速度越小假設(shè)地球和火星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離，那么A．地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B．地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C．地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度D．地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度火地DC兩分子系統(tǒng)彈簧振子系統(tǒng)2、彈簧振子系統(tǒng)與兩分子系統(tǒng)模型的類比分子間距為平衡距離分子間距小于平衡距離分子間距大于平衡距離彈力為0分子力為0彈力沿軸線向外分子力表現(xiàn)為斥力彈力沿軸線向內(nèi)分子力表現(xiàn)為引力彈性勢(shì)能最小分子勢(shì)能最小r越小彈性勢(shì)能越大r越小分子勢(shì)能越大r越大彈性勢(shì)能越大r越大分子勢(shì)能越大兩分子系統(tǒng)彈簧振子系統(tǒng)2、彈簧振子系統(tǒng)與兩分子系統(tǒng)模型的類比rr0Fo分子力引力斥力rrr0EP3、“碰撞模型”的類比彈性碰撞:非彈性碰撞:碰撞中有其它形式能的產(chǎn)生，相互作用后，系統(tǒng)的機(jī)械能減少。碰撞中只有物體間動(dòng)能、勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，相互作用前后，系統(tǒng)的機(jī)械能不變。完全非彈性碰撞:兩個(gè)物體碰撞后結(jié)為一體(速度相同），系統(tǒng)的機(jī)械能減少最多3、“碰撞模型”的類比一動(dòng)一靜的彈性碰撞:v1v2=0光滑若m1=m2，則v1'=0，v2'=v1，相當(dāng)于兩球交換速度若m1<<m2，則v1'≈-v1

，v2'≈0m1m2若m1>m2

，則v1'>0，v2'>0若m1<m2

，則v1'<0，v2'>0

若m1>>m2，則v1'≈v1，v2'≈2v13、“碰撞模型”的類比光滑水平面v0mMv共原長(zhǎng)最短v0ABmMABQΔEv共MQBAv0AB3、“碰撞模型”的類比原長(zhǎng)v1ABv2原長(zhǎng)光滑水平面v0mMv共MQv0AB3、“碰撞模型”的類比v1ABv2原長(zhǎng)原長(zhǎng)光滑水平面v0mMv共MQv0AB3、“碰撞模型”的類比QΔEv共v1ABv2++ABv0++ABv共++ABv1v2原長(zhǎng)原長(zhǎng)最短3、“碰撞模型”的類比光滑水平面v0ABv0mMΔE++ABv0帶有1/4光滑圓弧軌道質(zhì)量為M的滑車靜止于光滑水平面上，如圖所示，一質(zhì)量為m的小球以速度v0水平?jīng)_上滑車，當(dāng)小球上行再返回并脫離滑車時(shí)，小球不可能的運(yùn)動(dòng)形式是：A.向左平拋運(yùn)動(dòng)B.向右平拋運(yùn)動(dòng)C.自由落體運(yùn)動(dòng)D.圓周運(yùn)動(dòng)v0Mm用類比思想解決問題D若m=M，則v1=0右平拋若m>M，則v1與v0同向若m<M，則v1與v0反向自由落體左平拋4、“點(diǎn)電荷電場(chǎng)模型”與“電磁輻射模型”的類比半徑為R的球面輻射模型，球體表面積S=4πR2點(diǎn)光源S用類比思想解決問題(1)靜電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線和等勢(shì)面形象描述。b.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示,等勢(shì)面S1、S2到點(diǎn)電荷的距離分別為r1、r2。我們知道,電場(chǎng)線的疏密反映了空間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。請(qǐng)計(jì)算S1、S2上單位面積通過的電場(chǎng)線條數(shù)之比N1/N2。(2)觀測(cè)宇宙中輻射電磁波的天體,距離越遠(yuǎn)單位面積接收的電磁波功率越小,觀測(cè)越困難。為了收集足夠強(qiáng)的來自天體的電磁波,增大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高天文觀測(cè)能力的一條重要途徑。2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST在我國(guó)貴州落成啟用,被譽(yù)為“中國(guó)天眼”。FAST直徑為500m,有效提高了人類觀測(cè)宇宙的精度和范圍。a.設(shè)直徑為100m的望遠(yuǎn)鏡能夠接收到的來自某天體的電磁波功率為P1,計(jì)算FAST能夠接收到的來自該天體的電磁波功率P2;b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。僅以輻射功率為P的同類天體為觀測(cè)對(duì)象,設(shè)直徑為100m望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目是N0,計(jì)算FAST能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目N。用類比思想解決問題(1)靜電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線和等勢(shì)面形象描述。b.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示,等勢(shì)面S1、S2到點(diǎn)電荷的距離分別為r1、r2。我們知道,電場(chǎng)線的疏密反映了空間區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。請(qǐng)計(jì)算S1、S2上單位面積通過的電場(chǎng)線條數(shù)之比N1/N2。分析：類比球面輻射模型解：?jiǎn)挝幻娣e上條數(shù)N與r2成反比用類比思想解決問題(2)觀測(cè)宇宙中輻射電磁波的天體,距離越遠(yuǎn)單位面積接收的電磁波功率越小,觀測(cè)越困難。為了收集足夠強(qiáng)的來自天體的電磁波,增大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高天文觀測(cè)能力的一條重要途徑。2016年9月25日,世界上最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST在我國(guó)貴州落成啟用,被譽(yù)為“中國(guó)天眼”。FAST直徑為500m,有效提高了人類觀測(cè)宇宙的精度和范圍。a.設(shè)直徑為100m的望遠(yuǎn)鏡能夠接收到的來自某天體的電磁波功率為P1,計(jì)算FAST能夠接收到的來自該天體的電磁波功率P2;天體電磁波源S望遠(yuǎn)鏡接收分析：類比球面輻射模型P收=P單S

S∝r2P收

∝r2用類比思想解決問題b.在宇宙大尺度上,天體的空間分布是均勻的。僅以輻射功率為P的同類天體為觀測(cè)對(duì)象,設(shè)直徑為100m望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目是N0,計(jì)算FAST能夠觀測(cè)到的此類天體數(shù)目N。RPR三、物理規(guī)律應(yīng)用中的類比思想1、機(jī)械能守恒與復(fù)合場(chǎng)中能量守恒的類比2、物理圖象中的類比1、機(jī)械能守恒與復(fù)合場(chǎng)中能量守恒的類比分析能量的轉(zhuǎn)化情況單擺彈簧振子勻強(qiáng)電場(chǎng)中,不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩一端系著帶負(fù)電小球另一端固定于O點(diǎn),小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子射入點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化系統(tǒng)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能、重力勢(shì)能、電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化FFG彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的總和最小的位置？軌跡上4個(gè)點(diǎn)中粒子動(dòng)能最小的位置？小球動(dòng)能最小的位置？動(dòng)能最大？勢(shì)能最大？勢(shì)能最大？F=G平衡位置2、物理圖象中的類比類比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法,對(duì)比加速度和速度的定義,根據(jù)圖2所示a-t圖像,求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2s末的速率v2;a=Δv/ΔtΔx=vΔttvv=Δx/ΔtΔv=aΔttvta