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10估算法
物理估算,一般指依据一定的物理概念和规律,运用物理方法和近似计算方法,对所求的物理量的数量或物理量的取值范围,进行大致的推算。物理估算题和常规计算题的解题步骤虽然相似,但也有其自身特点,其文具简洁、条件隐蔽,常使学生无从下手,掌握其解题要领尤为重要。一般而言,求解估算题时,首先应认真审题,从字里行间中发掘出题目的隐含条件,捕捉与题中现象、过程相关的物理概念和规律,揭示题设条件与所求物理量之间的关系,从而确定对所找物理量进行估算的依据。中学物理常用的估算方法有:常数估算法、理想模型估算法、推理估算法、合理的数学近似估算法、设计实验估算法等。下面分别举例说明。
(1)利用物理常数进行估算
估算题中往往告诉的已知量很少,或不提供已知量,解题时要求灵活地运用一些物理常量,有时甚至需要根据经验来拟定某些物理量的数值。应该熟记的物理常数如:标准大气33压760mmHg,水的密度为10×10kgm,标况下气体的摩尔体积为224L,基元电荷的电1910量为160×10c,地球的半径为6370km,原子直径数量级10m,光在真空中的传播速度82313×10ms,阿伏伽德罗常数602×10mol,等等。应该根据经验能拟定的物理量数值如:普通成人的身高在150180m之间,质量在5080kg之间,普通成年人的步副约08m,正常人的脉搏频率约为60Hz,每层楼高35m,汽车的速度约为1020ms,台灯功率为40W,电视的功率约为40100W,电冰箱每天耗电约081kwh,等等,这些物理常数对解答某些估算题是十分有用的。例题11789年英国著名物理学家卡文迪许首先估算了地球的平均密度。根据你所学过的知识,能否知道地球密度的大小?22解析:设质量为m的小物体在地球表面所受重力为mg则mgGMmR即MgRG3我们将地球看成是半径为R的均匀球体,其体积为V4πR3,故地球的平均密度应为ρMV3g4πGR此式中的圆周率π,重力加速度g,地球半径R和万有引力G是应熟记的物理常数,将它们的数值代入上式,得33ρ3g4πGR55×10kgm例题2试估算地球大气层的总质量(取一位有效数字)解析:本题如能抓住“大气层是由大气重量产生的”这一关键概念进行思考,就能为解题拨开迷雾。同时领悟到题中隐含的两个已知条件:地球的半径R与标准大气压P0这两个常数。其思路如下:1由压强PGS得大气压的重量2GP0S地球P04πR2标准大气压约等于10m高水柱的压强,即3342P0≈10m×10kgm10kgm3大气层r
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