高三物理流体建模PPT教学课件 (2)
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Δm＝ρsvΔt
sv＝s0v0
Δm＝ρs0v0Δt
由动量定理得: -FΔt=-Δmv 对水柱进行受力分析得到:
F=mg 由以上两得:
v=mg/(s0v0) 由运动学公式可求出小球的高度.
例题6：一艘帆船在水中由于风力的推动 做匀速直线运动，帆的面积为S，风速 为v1 ，船速为v2 ，（v1 >v2）空气密度 为ρ，帆船在匀速前进时帆面受到的平 均作用风力大小为多少？
例题1：高压采煤水枪出水口的截面积 为S，水的射速为v，射到煤层上后， 水的速度为零，若的水密度为ρ，求 水对煤层的作用力？
长度为：L=vΔt
体积为：V=svΔt 质量为：Δm＝ρsvΔt
煤层 水柱
以初速度方向为正方向， 由动量定理得： －FΔt＝－Δmv
解得：F＝ρsv2
根据牛顿第三定律，就可得出，水对煤 层的作用力
流体建模
— 研究对象的确定
高中物理中的模型归类
1、物质模型 2、状态模型 3、过程模型
物理模型在教学中的功能与作用 有利于提高学生理解和接受新知识的能力 有助于学生将复杂问题简单化 有利于学生抓住问题的实质 有助于学生的思维发展、解题能力的提高
【2006年江苏高考压轴题】。19．（17分）如图所示，顶角
Δm＝ρsvΔt
I= Δq/Δt I＝nesv
ρ
ne
Δm
Δq
Байду номын сангаас
Δq ＝nesvΔt
I＝ Δq/Δt ＝ nesv
例题5：一股水流以v0=10m/s的速度从喷嘴竖
直向上喷出，喷嘴的截面积为s0 ＝ 0.5cm2。
有一质量为m＝ 0.32kg的球，因水对其下侧
的冲击而悬在空中，若水全部撞击小球且冲 击球后速度变为零，则小球在离喷嘴多高处？ （g=10m/s2）
空气柱具有的动能： EK= Δmv2/2＝ρsv3Δt /2
小结： Δm＝ρsvΔt 适用于匀速运动的流体
例题3： “轮台九月风夜吼，一川碎石大如斗，随风 满地石乱走”这是唐代大诗人岑参描写大风飞沙走石 的名句．特别是当风速较高时，风的威力极大，在我 国就发生过火车被大风掀翻的实例，试证明风力所能 够推动的石头重量与风速6次方成正比．（假设有一 正方体石块边长为L，石块的密度为ρ，石块与地面 间动摩擦因数为μ，空气的密度为ρ0，石块与地面间 滑动摩擦力等于最大静摩擦力，石块放置在水平地面 上，只能滑动，不会被风吹翻，风吹到石块上之后四 散开去，垂直于表面的风速减为零。）
Δm＝ρsvΔt Δm＝ρsv1Δt
-F Δ t= Δ mv2- Δ mv1
这种模型还可以用到： 1、风力发电机
集 2、水枪 结 3、风对大楼的影响 号 4、波传播能量
5、气体压强的微观表达形式 6、电流强度微观表达式 7、洛仑兹力推导 8、光子对物体的作用 都可以用到上述的模型。
力学
热学 电学 光学
v
试证明风力所能够推动的石头重量与 风速6次方成正比．
风对石块的作用力：
F＝ρ0sv2＝ ρ0L2v2
Ff＝μρL3g
L∝v2
G∝L3
v
例题４：请同学来推导电流的微观表
达式I＝nesv。已知I为导体中的电流，
n为金属导线单位体积内的自由电子数， e为电子的电荷量，S为导体的横截面 积，v为电子定向移动的速率。
θ=45°，的金属导轨 MON固定在水平面内，导轨处在方
向竖直、磁感应强度为 B的匀强磁场中。一根与 ON垂直的
导体棒在水平外力作用下以 恒定速度 v0沿导轨 MON向左滑 动，导体棒的质量为 m，导轨与导体棒单位长度的电阻
均匀为 r.导体棒与导轨接触点的 a和 b，导体棒在滑动过
程中始终保持与导轨良好接 触.t=0时，导体棒位于顶角 O
处，求：
（1）t时刻流过导体棒的电流强度 I和电
流方向。
（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力
y
F的表达式。
M
（3）导体棒在 O～t时间内产生的焦耳热 Q。 （4）若在 to 时刻将外力 F撤去，导体棒最
a v0
终在导轨上静止时的坐标 x。
θ
O
bNx
专题设计思路
解决学生对流体问题的困惑 找出流体建模方法
例题2风力发电是一种环保的电能 获取方式，图为某一风力发电站 外观图。设计每台风力发电机的 功率为40kW，实验测得风的动能 转化为电能的效率约为20％，空 气的密度是1.29kg/m3，当地水平 风速约为10m/s，问风力发电机的 叶片长度约为多少才能满足设计 要求？
流体问题的建模
空气柱的质量为： Δm＝ρsvΔt
sv＝s0v0
Δm＝ρs0v0Δt
由动量定理得: -FΔt=-Δmv 对水柱进行受力分析得到:
F=mg 由以上两得:
v=mg/(s0v0) 由运动学公式可求出小球的高度.
例题6：一艘帆船在水中由于风力的推动 做匀速直线运动，帆的面积为S，风速 为v1 ，船速为v2 ，（v1 >v2）空气密度 为ρ，帆船在匀速前进时帆面受到的平 均作用风力大小为多少？
例题1：高压采煤水枪出水口的截面积 为S，水的射速为v，射到煤层上后， 水的速度为零，若的水密度为ρ，求 水对煤层的作用力？
长度为：L=vΔt
体积为：V=svΔt 质量为：Δm＝ρsvΔt
煤层 水柱
以初速度方向为正方向， 由动量定理得： －FΔt＝－Δmv
解得：F＝ρsv2
根据牛顿第三定律，就可得出，水对煤 层的作用力
流体建模
— 研究对象的确定
高中物理中的模型归类
1、物质模型 2、状态模型 3、过程模型
物理模型在教学中的功能与作用 有利于提高学生理解和接受新知识的能力 有助于学生将复杂问题简单化 有利于学生抓住问题的实质 有助于学生的思维发展、解题能力的提高
【2006年江苏高考压轴题】。19．（17分）如图所示，顶角
Δm＝ρsvΔt
I= Δq/Δt I＝nesv
ρ
ne
Δm
Δq
Байду номын сангаас
Δq ＝nesvΔt
I＝ Δq/Δt ＝ nesv
例题5：一股水流以v0=10m/s的速度从喷嘴竖
直向上喷出，喷嘴的截面积为s0 ＝ 0.5cm2。
有一质量为m＝ 0.32kg的球，因水对其下侧
的冲击而悬在空中，若水全部撞击小球且冲 击球后速度变为零，则小球在离喷嘴多高处？ （g=10m/s2）
空气柱具有的动能： EK= Δmv2/2＝ρsv3Δt /2
小结： Δm＝ρsvΔt 适用于匀速运动的流体
例题3： “轮台九月风夜吼，一川碎石大如斗，随风 满地石乱走”这是唐代大诗人岑参描写大风飞沙走石 的名句．特别是当风速较高时，风的威力极大，在我 国就发生过火车被大风掀翻的实例，试证明风力所能 够推动的石头重量与风速6次方成正比．（假设有一 正方体石块边长为L，石块的密度为ρ，石块与地面 间动摩擦因数为μ，空气的密度为ρ0，石块与地面间 滑动摩擦力等于最大静摩擦力，石块放置在水平地面 上，只能滑动，不会被风吹翻，风吹到石块上之后四 散开去，垂直于表面的风速减为零。）
Δm＝ρsvΔt Δm＝ρsv1Δt
-F Δ t= Δ mv2- Δ mv1
这种模型还可以用到： 1、风力发电机
集 2、水枪 结 3、风对大楼的影响 号 4、波传播能量
5、气体压强的微观表达形式 6、电流强度微观表达式 7、洛仑兹力推导 8、光子对物体的作用 都可以用到上述的模型。
力学
热学 电学 光学
v
试证明风力所能够推动的石头重量与 风速6次方成正比．
风对石块的作用力：
F＝ρ0sv2＝ ρ0L2v2
Ff＝μρL3g
L∝v2
G∝L3
v
例题４：请同学来推导电流的微观表
达式I＝nesv。已知I为导体中的电流，
n为金属导线单位体积内的自由电子数， e为电子的电荷量，S为导体的横截面 积，v为电子定向移动的速率。
θ=45°，的金属导轨 MON固定在水平面内，导轨处在方
向竖直、磁感应强度为 B的匀强磁场中。一根与 ON垂直的
导体棒在水平外力作用下以 恒定速度 v0沿导轨 MON向左滑 动，导体棒的质量为 m，导轨与导体棒单位长度的电阻
均匀为 r.导体棒与导轨接触点的 a和 b，导体棒在滑动过
程中始终保持与导轨良好接 触.t=0时，导体棒位于顶角 O
处，求：
（1）t时刻流过导体棒的电流强度 I和电
流方向。
（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力
y
F的表达式。
M
（3）导体棒在 O～t时间内产生的焦耳热 Q。 （4）若在 to 时刻将外力 F撤去，导体棒最
a v0
终在导轨上静止时的坐标 x。
θ
O
bNx
专题设计思路
解决学生对流体问题的困惑 找出流体建模方法
例题2风力发电是一种环保的电能 获取方式，图为某一风力发电站 外观图。设计每台风力发电机的 功率为40kW，实验测得风的动能 转化为电能的效率约为20％，空 气的密度是1.29kg/m3，当地水平 风速约为10m/s，问风力发电机的 叶片长度约为多少才能满足设计 要求？
流体问题的建模
空气柱的质量为： Δm＝ρsvΔt