“柱状模型”在流体问题中的应用，本文主要内容关键词为：柱状论文,流体论文,模型论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
高中物理中“流体”问题的计算是一个教学难点。它涉及到的内容有力学、热学、电磁学，涉及的对象有液体、气体、尘埃、电流、粒子流等等。“流体问题”包含的范围广，综合性比较强，而出现的机会比较分散等特点，所以学生遇到这类问题往往感到束手无策。如果在教学中引入“柱状模型”，将连续的“流体”问题转化成学生熟悉的“物体”问题，学生的困难就迎刃而解。下面就以“柱状模型”在流体中的应用谈一些粗浅的看法。
一、“柱状模型”的建立
如图1，沿流体流动方向取一截面，面积为S。兰给定一很短时间Δt，Δt内流过该截面的流体体积为ΔV，将这段流体为研究对象，这样就把流体转化为学生熟悉的物体来研究。则这段流体体积为ΔV=Sv·Δt。
附图
图1
这段流体的质量为Δm=p·ΔV=pSv.Δt。
同理可将这段流体的动量P、动能
、电量Q、压强p等物理量表达出来，这就具备了“物体”的特征，再应用物理规律，如动量定理、动能定理等解决各种问题。下面举几个这方面的例子。
二、“柱状模型”的应用
1.水流体的“柱状模型”
例1 高压水枪竖直向上喷出水柱，将一个质量为m，开口向下的小铁盒顶在空中，如图2所示，已知水以恒定的速率
从横截面积为S的水枪中持续不断喷出，冲击铁盒后，以同样的速率返回，求铁盒稳定悬浮的位置距水枪口的高度h。
附图
图2
分析 将整个水柱切成很短的一段一段，每一段可看成一个物体，每一物体对铁盒的作用情况都相同，因此就只需研究一个即可。
附图
心脏跳动一次做功为
附图
5.电荷流体的“柱状模型”
例6 推导金属导电过程中自由电子定向移动的平均速度。
解析 自由电子定向移动的平均速度与导线中的电流强度、导线的横截面积以及自由电子的密度有关。设导线横截面积为S，电流强度为I，自由电
附图
附图
图4
通过“柱状模型”在流体中的应用的讨论，可培养学生从实际问题中抽象物理模型的能力，使学生的创新能力和科学素养得到提高。
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