高中物理建模的原则和数学基础
2019-11-11雷水
课程教育研究·学法教法研究 2019年21期
雷水

【摘 要】通过对物理现象、物理情境、物理过程的观察、实验、猜想和科学推理,将实际问题转化为理想化的物理模型,以便于形成基本概念、提炼基本规律、推导物理公式和数理方程,并运用物理建模求解科学试验、生产和生活中的实际问题。
【关键词】物理建模;原则;数学基础
【中图分类号】G633.7;G434 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)21-0-02
在高中物理的教学和学习中,常常要建立物理模型。通过对物理现象、物理情境、物理过程的观察、实验、猜想和科学推理,将实际问题转化为理想化的物理模型,以便于形成基本概念、提炼基本规律、推导物理公式和数理方程,并运用物理建模求解科学试验、生产和生活中的实际问题。
(二)矢量与标量的对立统一
在高中物理学中,矢量有速度、加速度、位移、力、角速度、线速度、电场强度、磁感应强度等;标量有质量、速率、路程、功、功率、能、热量、温度、电流、电压、电阻、电容、磁通量等。虽然从其物理意义和运算法则上来看,两者是对立的,但从物理应用问题涉及的物理方程中,不难找到两者的统一关系。
例题5.物体m在与水平方向成α角的力F的作用下,沿水平方向向前行驶的位移为s,如图乙所示,求力F对物体所做的功。
分析:功W是标量,力F、位移s是矢量。从功的物理意义上看,功是力对空间(位移)的积累效应。
由功的定义式可知:W=F·s.两矢量的点积为标量。F·s的运算根据矢量运算法则——平行四边形定则可得:W=F·s=F1s=Fscosα
据做功的两个不可缺少的因素可知:分力F1对物体所做的功等于F1s。……
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