等效问题辨析
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巧妙使用等效思维解答高中物理试题等效思维是高中物理解题中一种非常重要的思维方式,它允许我们将复杂的物理问题简化为更易于处理的形式,或者将未知的问题转化为已知的问题来求解。
以下是一些巧妙使用等效思维解答高中物理试题的方法和示例:1. 等效替代法原理:在某些情况下,一个复杂的物理系统或过程可以被另一个更简单但效果相同的系统或过程所替代。
示例:在力学中,当分析多个力的共同作用时,可以使用力的合成与分解来等效替代。
例如,一个物体同时受到两个大小相等、方向相反的力的作用,这两个力的合力为零,可以等效为物体不受外力作用。
2. 等效电路法原理:在电路分析中,复杂的电路可以通过变换和简化,等效为简单的电路模型,从而方便求解。
示例:在求解复杂电路中的电流、电压或功率时,可以通过串并联电路的等效变换,将电路简化为简单的串并联组合,然后利用欧姆定律、基尔霍夫定律等求解。
3. 等效重力场法原理:在解决非惯性系中的物理问题时,可以引入一个等效的重力场,使得问题在惯性系中求解。
示例:在加速上升的电梯中,物体受到的支持力大于其重力,可以等效为物体在一个重力加速度更大的重力场中静止不动。
这样,就可以利用牛顿第二定律等惯性系中的规律来求解。
4. 等效过程法原理:在某些情况下,一个复杂的物理过程可以等效为一系列简单过程的组合。
示例:在求解变加速直线运动的位移时,如果加速度随时间变化,可以将其等效为多个匀变速直线运动的组合,然后分别求解每个阶段的位移并累加。
5. 等效质量法原理:在解决涉及多个物体相互作用的问题时,可以将多个物体看作一个整体,引入等效质量来简化问题。
示例:在连接体问题中,如果两个物体通过轻绳或轻杆相连,且加速度相同,可以将它们看作一个整体,引入等效质量(等于两物体质量之和),然后利用牛顿第二定律求解整体的加速度和受力情况。
应用技巧识别等效条件:在解题过程中,首先要识别出哪些条件或过程可以等效替代。
建立等效模型:根据等效条件建立等效模型,将复杂问题简化为简单问题。
等效平衡的三种题型及解法等效平衡归纳为以下三种题型:完全等效平衡,这类等效平衡问题的特征是在同T、P、V的条件下,同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡相同。
解决这类问题的方法就是构建相同的起始条件。
下面看例题一:【例题一】:温度一定,在一个容器体积恒定密闭容器内,发生合成氨反应:N2+3H2 2NH3。
若充入1molN2和3molH2,反应达到平衡时NH3的体积百分含量为W%。
若改变开始时投入原料的量,加入amolN2,bmolH2,cmolNH3,反应达到平衡时,NH3的体积百分含量仍为W%,则:①若a=b=0,c=②若a=0.75,b= ,c=③若温度、压强恒定,则a、b、c之间必须满足的关系是分析:通过阅读题目,可以知道建立平衡后两次平衡之间满足同T、P、V,所以可以断定是完全等效平衡,故可以通过构建相同的起始条件来完成。
N2 +3H2 2NH3起始条件Ⅰ:1mol 3mol 0起始条件Ⅱ:amol bmol cmol(可以把cmolNH3全部转化为N2,H2)转化:0.5cmol 1.5cmol cmol构建条件:(a+0.5c)mol (b+1.5c)mol 0要使起始条件Ⅰ和起始条件Ⅱ建立的平衡一样,那么必须是起始条件Ⅰ和构建条件完全相同。
则有:(a+0.5c)mol = 1mol (b+1.5c)mol = 3mol其实这两个等式就是③的答案,①②的答案就是代入数值计算即可。
不完全等效平衡,这类等效平衡问题的特征是在同T、P不同V的条件下,同一化学反应经过不同的反应过程最后建立的平衡中各成分的含量相同。
解决这类问题的方法就是构建相似的起始条件,各量间对应成比例。
下面看例题二:【例题二】:恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生中下反应:A(g)+B(g) = C(g) (1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为mol。
(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为mol。
等效的含义
一、引言
在日常生活中,我们经常会听到“等效”这个词汇,但是它的具体含义是什么呢?在不同的场景下,等效可能有不同的解释。
本文将探讨等效的含义及其在不同领域的应用。
二、等效的理论基础
1. 等效的定义
等效是指在某种特定情况下,具有相同作用或效果的事物。
在数学和科学中,
等效常指两个或多个物体在某个特定条件下具有相同的属性或特征。
2. 等效的分类
根据等效的性质和领域的不同,可将等效分为结构等效、功能等效、时间等效
等不同类型。
不同类型的等效在不同领域有着各自的重要性和应用。
三、等效在生活中的应用
1. 商业领域
在商业领域,等效常用来说明两种不同的产品或服务在特定条件下具有相同的
功效或效果。
例如,在市场竞争中,同类产品之间的比较常常会涉及到产品的等效性。
2. 社会科学领域
在社会科学领域,等效可用来比较不同文化、社会制度或政治体系之间的相似
性和差异性。
通过研究等效,可以更好地理解各种社会现象和问题。
四、等效的局限性和挑战
尽管等效在许多领域都具有重要意义,但是在实际应用中也存在一些局限性和
挑战。
例如,由于环境因素的影响,即使两种事物在一定条件下等效,也不能保证它们在其他条件下依然等效。
五、结论
总的来说,等效是一种广泛应用且具有重要意义的概念,在不同领域都有着丰富的内涵和应用。
通过深入理解等效的含义及其在不同领域的应用,可以帮助我们更好地认识世界和解决问题。
希望本文能够为读者对等效这一概念有更深入的理解提供一些帮助。
浅析高中物理教学中的“等效”作者:骆士珍来源:《新课程·中旬》2015年第07期摘要:“等效”即效果相同,它是指在研究物理问题时抓住问题的主要因素,忽略次要方面,让物理概念和规律简单化,让人易于理解的一种思维方法。
主要通过一些具体实例阐述这种思维在物理教学中的重要性。
关键词:概念;规律;情景;等效;模型物理中的很多基本概念和基本规律都是建立在等效的基础之上,但需要说明的是等效的应用必须具有相同的效果,同时等效过程需要具备一定的前提条件,例如重心的概念。
实际上地球对物体的各个部分都有作用,要使物体各个部分的受力都要考虑那就太复杂了,因此对于简单问题的讨论就可以把这些力等效为一个力,其作用点这就是重心。
下面主要从三个层面来分析“等效”思维的应用。
一、“等效”在基本概念和规律中的应用在建立物理概念时,“等效”思想可以说体现得淋漓尽致,比如质点的概念、点电荷的概念、电流元的概念等,通过这样处理便于对问题的研究。
在研究平抛运动规律时,把平抛运动分解为两个直线运动,其实这种分解就是一种等效思想的体现。
通过运动的分解把复杂问题变为简单问题,可以用熟悉的规律解决新问题。
二、“等效”在物理实验中的应用1.探究求合力的方法当一个成年人提水桶用的力F与两个孩子提水桶用的力F1和F2效果相同时,这个力F就叫做F1和F2的合力,F1和F2叫做分力。
那么合力和分力之间遵循什么规律呢?下面通过实验来探究这个规律,实验装置如图1。
图中测力计A、B测得的是两分力,测力计C测得的是合力,这两次测量橡皮筋与绳子的结点必须在同一位置O点,目的是为了保证两次橡皮筋拉伸的效果相等,这也是该实验的关键点之一。
2.测定电池的电动势和内阻用伏安法测电池的电动势和内阻实验中,为了减少实验误差,如果被测电源是干电池,一般采用电路图甲,如果被测电源是内阻较大的水果电池,一般采用电路图乙。
本实验的测量对象是电源,如果还从分流分压的角度来看问题就比较难了,但采用等效电源的方式来处理问题就会迎刃而解了。
浅究高中化学等效平衡问题等效平衡问题是高中化学平衡问题中的难点,近年来,在高考中时有出现,等效平衡问题包括的知识面广规律性强,考查方式灵活,试题变化多样,解题技巧性强,一直是学生们感到头痛的问题,本文就中学化学“等效平衡”问题规律和解题方法进行全面探究。
1 全等平衡和等效平衡(1)等同平衡(完全等效):在一定条件下可逆反应达到平衡状态后,对应各物质的物质的量相同的平衡是全等平衡。
理论依据:化学平衡的建立与途径无关,即条件相同时,平衡无论从正向建立,还是从逆向建立,或从双向建立,达到的平衡是等同的。
判断方法:“一边倒后”对应的物质的物质的量相同,即是全等平衡。
(2)等效平衡:“等效平衡”的含义是什么?指相同效果的平衡状态。
相同效果指的是什么?指达到平衡时,反应混合物中各组成成分的含量(体积分数、物质的量分数等)相等。
由此可见,全等平衡与等效平衡的区别在于,一者是完全相同的平衡,一者只是平衡混合物中同种物质的含量(体积分数或物质的量分数)相同的平衡。
由此可知,全等一定等效,但等效不一定全等。
2 在恒温恒容条件下规律和解决方法1:对于反应前后气体分子数改变的反应,要实现等效,必须是等同,即“一边倒后”对应物质的物质的量相同。
例:在恒定温度下,把2 molSO2和1 molO2通入容积固定的密闭容器中,发生如下反应,,反应达到平衡状态后,保持恒温恒容条件不变,令a、b、c分别代表初始时加入的的物质的量(mol),当a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。
回答下例问题:(1)若a=0,b=0,则c=__________________。
(2)若a=0.5,则b=____________________,c=_______________________。
(3)a、b、c的取值必须满足的一般条件是__________,____________。
等效指的有几个方面
在日常生活中,我们经常会听到“等效指”的说法,但是很多人对于等效指的概念并不是很清楚。
实际上,等效指在不同的领域有着不同的含义和应用。
从最基本的角度来看,等效指是指两个事物在某种方面具有相同的效果或作用。
在本文中,我们将探讨等效指这一概念在不同领域中的几个方面。
1. 化学领域
在化学领域,等效指通常是指化学物质在化学反应中的等效性。
化学反应中的等效性是指在一定条件下,化学反应中参与的物质在反应中所起的作用是一样的。
这种等效指在化学实验和工业生产中都有着重要的应用,可以帮助化学家准确计算化学反应的结果。
2. 数学领域
在数学领域,等效指可以指两个数值或表达式在某种特定条件下具有相同的值或含义。
例如,在代数中,我们经常用等效指的方法来简化和优化数学表达式,以便更好地理解和解决数学问题。
3. 物理领域
在物理领域,等效指可以指两个不同的物理量在某些情况下具有相同的效果或作用。
这种等效指在物理学中是非常常见的,例如在电路中,我们经常用等效指的方法来简化复杂的电路结构,以便更容易地分析和计算电路性能。
4. 经济学领域
在经济学领域,等效指可以指不同的经济政策或措施在某些方面具有相同的效果或结果。
例如,在货币政策中,经济学家经常会用等效指的方法来比较各种不同的政策选择,以便找到最适合的政策方案。
综上所述,等效指这一概念在不同领域中有着广泛的应用和重要性。
无论是在化学、数学、物理还是经济学领域,等效指都是帮助我们更好理解和解决问题的重要工具。
通过深入理解等效指的原理和应用,我们可以更好地运用这一概念来实现更高效的工作和学习。
高考物理冲刺,解题快准确率高!六类型讲透物理“等效法
前言
等效法是科学研究中常用的思维方法之一,它是从事物的等同效果这一基本点出发的,把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理,其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度,它也是物理学研究的一种重要方法。
用等效法研究问题时,并非指事物的各个方面效果都相同,而是强调某一方面的效果。
因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效。
在高中物理中,我们通常可以把所遇到的等效分为:物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等。
在高中物理中,小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等;大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等,都涉及到物理量的等效。
如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去,可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷。
方法点拨
等效思维的实质是在效果相同的情况下,将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题,以便突出主要因素,抓住它的本质,找出其中规律.因此应用等效法时往往是用较简单的因素代替较复杂的因素,以使问题得到简化而便于求解。
在应用等效法解题时,应知道两个事物的等效不是全方位的,只是局部的、特定的、某一方面的等效。
因此在具体的问题中必须明确那一方面等效,这样才能把握住等效的条件和范围。
典型例题
类型1 · 力的等效
类型2 · 运动的等效
类型3 · 过程的等效
类型4 · 模型的等效
类型5 · 等效法在电学中的应用
类型6 · 等效法在磁场、电磁感应中的应用。
【高中化学】高中化学等效平衡问题的解题技巧等效平衡问题是指利用等效平衡(相同平衡或相似平衡)来进行的有关判断和计算问题,即利用与某一平衡状态等效的过渡平衡状态(相同平衡)进行有关问题的分析、判断,或利用相似平衡的相似原理进行有关量的计算。
所以等效平衡也是一种思维分析方式和解题方法。
这种方法往往用在相似平衡的计算中对概念的理解:(1)外界条件相同:通常可以是①恒温、恒容,②恒温、恒压。
(2)“等效平衡”不同于“完全相同的平衡状态”:“完全相同的平衡状态”是指当达到平衡状态时,任何组分的量分数(或体积分数)相等,反应速率也相同,但每种成分的数量和浓度可能不同。
“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的数量分数(或体积分数)相同,反应速率和压力可以不同。
(3)平衡状态只与始态有关,而与途径无关,(如:①无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程,)只要起始浓度相当,就达到相同的平衡状态。
等价余额的条件和判断:(1)恒温恒容下,改变起始加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相等,则达平衡后与原平衡等效(2)在恒温、定容条件下,对于反应前后物质量相等的可逆反应,只要反应物(或产物)的物质量之比与初始平衡相同,这两个平衡就相当(3)恒温恒压下,改变起始加入物质的物质的量,只要按化学计量数,换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效不同条件下的等效平衡:1.对于一般可逆反应,在恒温、恒容条件下建立平衡,改变起始时加入物质的物质的量,如果能够按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
例如,根据以下三种方法,在恒定温度和恒定体积下建立的平衡是等效的3h2(g)+n2(g)=2nh3(g)ⅰ3摩尔1摩尔0ⅱ002molⅲabcⅲ中,应满足:b+c/2=1,a+3c/2=3。
等效是指什么
在各个领域中,人们经常会提到“等效”这个概念,究竟等效是指什么呢?等效
在不同语境下可能有不同的含义和应用。
在日常生活中,等效可能表示两种物品或概念在某种特定条件下具有同样的效果或功能。
然而,从更深层次上理解,等效还涉及到一种对比和对等的概念。
等效在数学中的应用
在数学领域,等效通常被用来表示两个表达式或方程在某种条件下具有相同的
解或结果。
例如,在代数方程中,当两个方程的解相同时,可以说这两个方程是等效的。
这种等效的概念在数学推导和证明中起着至关重要的作用,帮助我们简化问题、提高效率。
等效在科学中的意义
在科学研究中,等效更多地被用来描述两种物质或现象在某种特定条件下具有
相似的作用或效果。
例如,在药物研究中,当一种药物和另一种药物在治疗某种疾病上具有相同的效果时,可以说它们是等效的。
这种等效性可以为科学家提供指导,帮助他们更好地理解现象和推动科学进步。
等效在社会中的反映
在社会中,等效也常常被用来描述不同主体、不同群体或不同行为在某种条件
下具有相似的影响或意义。
例如,在法律领域中,当一项法规和另一项法规在达到某种目的上具有同样的效果时,可以说它们是等效的。
这种等效性可以帮助维护社会秩序和公平正义。
结语
总的来说,等效是一个十分重要的概念,它不仅存在于数学、科学、社会等各
个领域中,而且反映了一种对比和对等的思维方式。
通过理解和应用等效的概念,我们可以更好地分析和解决问题,促进不同领域之间的交流和合作。
希望通过本文的介绍,读者对等效有了更为清晰的认识和理解。
高考物理解题方法:等效法1500字高考物理解题方法:等效法物理是高考中的重要科目之一,也是许多考生难以攻克的一门科目。
在高考中,物理题目的解答方式多种多样,但其中一种常用且有效的方法是等效法。
等效法是将一个物理问题转化为一个相对简单且容易解答的等效问题,通过解答等效问题来得出原问题的答案。
本文将从原理、基本步骤以及实例解析三个方面对等效法进行详细介绍。
一、原理物理问题的等效法的原理基于以下两个假设:1. 物理定律和规律是普适的,不受具体条件的影响。
这意味着,相同的物理定律可以适用于不同的物理情境。
2. 物理现象可以用数学模型来描述和解析。
等效法通过建立适当的数学模型,将实际问题抽象成数学问题,从而简化问题的求解过程。
基于以上原理,等效法的核心思想是,通过将复杂的问题转化为简化的等效问题,利用数学方法解答等效问题,从而得出原问题的答案。
二、基本步骤等效法的解题过程可以分为以下几个基本步骤:1. 抽象:将实际问题抽象成数学模型,即将问题中的实际物理量用符号表示,并确定问题中所牵涉到的物理定律和规律。
2. 变换:通过适当的等效变换,将原始问题转化为一个等效问题。
在变换过程中,可以利用一些已知条件或者性质来简化问题。
3. 求解:通过求解等效问题,得出等效问题的答案。
4. 反变换:将等效问题的答案通过逆变换转化为原问题的答案。
三、实例解析下面通过一个具体的例子来说明等效法的解题过程。
例题:一个边长为L的正方形绕其对角线转动,求转动过程中动能的最大值。
解析:1. 抽象:设正方形的质量为m,角速度为ω,根据角动量守恒定律,可以得到Lω=const。
2. 变换:将问题转化为一个等效问题,即将正方形的转动转化为质点的移动。
考虑到正方形绕对角线转动时,质心沿着对角线方向运动。
因此,可以将问题等效为质点在对角线方向上的匀速直线运动。
3. 求解:根据匀速直线运动的动能公式,动能K=1/2mv²,其中v是质点的速度。
分析和判断等效平衡的两种方法等效平衡是化学反应速率和化学平衡这一部分内容的重点和难点,也是高考常考的考点之一。
那么如何使学生学会分析和判断两平衡是否为等效平衡,应是我们教师在教学的过程中要重点研究和探讨的问题。
分析和判断两平衡是否等效,要以化学平衡的概念为依据,即:在一定的条件(如温度、浓度、压强等)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量(体积、物质的量浓度或质量分数等)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
因此我们分析和判断是否为等效平衡要紧紧抓住“各组分的百分含量是否均相同或保持不变”来分析。
对于“各组分的百分含量保持不变”可理解为物质的量浓度不变或者是百分含量(质量分数或体积分数等)保持不变。
我们知道化学平衡既可以从可逆反应的正向建立,也可从逆向建立,只要条件一定,最终各物质的百分含量(或浓度)相同,则两平衡等效。
据此,可把等效平衡分为两种情况:一是定温、定容;二是定温、定压。
一、定温、定容下的等效平衡定温、定容下的等效平衡有两种情况,即反应前后不等体积(分子数可变)的等效平衡和等体积(分子数不变)的等效平衡。
1、定温、定容下不等体积(分子数可变)的等效平衡对于一般反应,在定温、定容下,只要起始组分组成彼此满足质量守恒(即所含元素种类、各元素原子个数均相等,例如2molSO2、1molO2与2molSO3就满足质量守恒)就可达到等效平衡。
这里的等效可以浓度相同,也可以是体积分数或质量分数相同。
示例1、在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB发生反应:2A(g)+B(g)==3C(g)+D(g);达到平衡后,C的浓度为wmol/L。
若维持体积和温度不变,按下列四种配比进行反应,达到平衡后,C的浓度仍为wmol/L的是()A.4molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molDD.3molC+1molD+1molB分析:按化学计量数换算成相当的A和B应为2molA和1molB。
对“等效平衡”问题及其思维方法的重新审视“等效平衡”是指在不同状态下,两种或多种条件或因素之间存在相互抵消或平衡的现象,导致它们具有相同或相似的效果或结果。
在各种领域,如物理学、经济学、生态学等,这种现象都有着广泛的应用。
在物理学中,等效平衡可以指等效电路中不同的电路元件或电路结构具有相同的电学特性。
在经济学中,等效平衡可以指不同的政策或决策选择对经济发展的影响相等。
在生态学中,等效平衡可以指生态系统中不同物种之间的相互作用导致生态系统保持相对稳定的状态。
然而,在实际应用中,人们常常会忽略一些关键的因素或条件,从而误判等效平衡的存在,导致决策出现偏差。
这种情况下,需要重新审视等效平衡问题及其思维方法。
具体而言,首先需要注意到等效平衡是建立在严格的条件限制下的。
等效平衡只有在特定的条件下才能存在,如果条件发生变化,等效平衡也会随之改变。
因此,在分析等效平衡问题时,必须充分考虑到影响等效平衡的各种因素和条件,并在理论和实践中对它们进行精确的控制和测量。
例如,在经济学中,等效平衡的存在需要在考虑到全部经济因素(如通货膨胀、失业、生产力等)下进行计算。
其次,需要注意到等效平衡是相对的。
不同的参照系或角度可能导致对等效平衡的不同解释。
因此,在分析等效平衡问题时,需要明确参照系或角度,并对其进行合理的选择和判断。
例如,在生态学中,等效平衡问题可以在不同空间或时间尺度上产生不同的答案。
综合而言,重新审视等效平衡问题及其思维方法需要我们充分考虑到条件限制、相对性和精确测量等因素。
只有这样,我们才能理解等效平衡的真正含义,并在实践中有效应用。
专题一、 等效平衡问题1、 定义:在相同条件下(定温定容或定温定压),对同一可逆反应,由于起始有关物质的量“相当”,无论从正反应开始还是从逆反应开始,均可达到平衡,且任何组分的含量(通常为百分含量)相同,这样的平衡互称为等效平衡。
2、 等效平衡的类型及建立等效平衡的条件规律一: 恒.温.恒.容.条件下,对于任何..(无论反应前后气体分子数是否相同)可逆反应....,如果起始加入物质的物质的量不同,按化学方程式中的化学计量关系换算成同一方向的物质(即“一边倒”)后,各组分的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效,平衡时,同种组分的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同(也可叫全等平衡)。
如: mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)起始① mmol nmol 0 0起始② 0 0 pmol qmol上述两种情况投料不同,但是将②中投料“左边倒”后,四种物质的物质的量均同①相同,因此两种情况可达到等效平衡,平衡时,同种组分(如A )的体积分数、物质的量浓度、物质的量均相同。
例1.在一固定体积的密闭容器中通入2molA 和1molB 发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)反应达到平衡时,测得C的物质的量浓度为wmol/L.若维持容器的容积不变,按下列四种配比做起始浓度,达平衡后,C的浓度仍维持wmol/L的是()A、4molA+2molBB、2molA+1molB+3molC+1molDC、3molC+1molD+1molBD、3molC+1molD例2、在固定体积的密闭容器中,加入2molA,1molB,发生反应:A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,C的质量分数为ω%,在相同条件下按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为ω%的是()A.2molCB.3molCC.4molA,2molBD.1mola,2molC例3、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定浓度,进行以下反应:4A(g)+5B(g) 4C(g)+6D(g),已知加入4molA和5molB时,反应进行到一定程度时,反应混合物就处于平衡状态,现在该容器中,保持温度不变,令a,b,c,d分别代表初始加入的A,B,C,D的物质的量,如果a,b,c,d取不同的数值,它们必须满足一定关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中几种物质的百分含量仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:(1)若a=0,b=0, 则c= ,d= .(2)若a=1,则b= ,c= ,d=(3)a,b,c,d取值必须满足的一般条件是(请用方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c): , .规律二: 恒温恒...压.条件下,对于任何..(无论反应前后气体分子数是否相同)可逆反应....,如果起始加入物质的物质的量不同,按化学方程式中的化学计量关系“一边倒”后, 各组分的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效,平衡时,同种组分的体积分数、物质的量浓度相同,但物质的量不同。
高中物理等效问题辨析镇海区龙赛中学 王海岳等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
等效替代法是科学研究中常用的思维方法之一。
但我们也要清楚地意识到,等效是不同中的“相同”,而不是在各个方面的“全同”,只是不同事物或不同现象在某些方面,某些条件下的“相同”。
所以,对于物理学中两种事物或两种现象的等效是有条件的,有适用范围的,如果不符合特定条件或超出适用范围乱等效必然会导致错误结果。
本文就常见的几类错误等效作出辨析。
一、模型等效例1:如图所示,质量都是m 的两个小球,分别固定在一长为l 的轻杆的中点和一端,整个装置从水平位置下落到竖直位置时,两球的速度分别是多大?思考:试分析下面的解是否正确?由题知:l c o oc 43='= 在转动过程中,由机械能守恒得: ()2221432⎪⎭⎫ ⎝⎛'=⨯c v m l mg ,gl v c 23=' 进一步可得:gl v v c A 3232='=',gl v v c B 3834='=' 辨析:质点组的动能为质心的动能与各质点对质心动能之和,这个关系叫柯尼希定理。
当质点组平动时质点组的动能与系统质心的动能相等,当质点组转动时质点组的动能与系统质心的动能不相等。
所以上面的解答是错误的。
比较:质量都是m 的两个小球, 分别固定在一长为l 的轻杆的中点和一端,如果整个装置绕固定端O 点在光滑水平面上运动,求OA 段轻杆的拉力时,能否把A 、B 两球等效成质量为2m 的位于A 、B 中点的C 球?小试牛刀:1、下题及解答选自某高三复习用书,请分析是否正确?2010年11月17日广州亚运会体操男子单杠决赛中,中国小将张成龙问鼎冠军。
张成龙完成了一个单臂回环动作后恰好静止在最高点,如图所示,设张成龙的重心离杠l =1.1m ,体重51kg.忽略摩擦力,且认为单臂回环动作是圆周运动(g =10m/s 2)。
等效问题辨析等效是不同中的“相同”,而不是在各个方面的“全同”.只是不同事物或不同现象在某些方面,某些条件下的“相同”.所以,对于物理学中两种物事或两种现象的等效是有条件的,有适用范围的.如果不符合特定条件或超出适用范围乱等效必然会导致错误结果.题组1:曲和直(物理过程等效注意点)题例:如图所示,曲面PC 和斜面PD 固定在水平面MN 上,C 、D 处平滑连接,O 点位于斜面顶点P 的正下方,OC =OD 。
某人从顶端P 由静止开始分别沿曲面和斜面滑下,经过C 、D 两点后继续运动,最后停在水平面的A 、B 两处。
各处材质相同,忽略空气阻力,则( )A .此人在曲面PC 和斜面PD 上克服摩擦力做功一定相等B .此人沿PCA 和沿PDB 运动克服摩擦力做功一定不相等C .距离OA 一定等于OBD .距离OA 一定小于OB问题:我们知道,物体从右图A 点沿粗糙斜面下滑,物体在AB 段下滑过程中, 克服动摩擦力所做的功W= mg OB ,若把曲面等效为由无数微小的斜面连接组成,上题选项A 是否正确?辨析:化曲为直、等效替代是物理学经常用到的方法,但这种等效替代不应改变两种情况下( 沿曲面和沿斜面下滑) 的等同性( 即效果相同)。
这里由曲面等效为无数微小斜面上的任意一点( 物体速度为零的点除外),物体所受弹力的大小F N ≠ mg cos θ ( 设斜面的倾角为θ) 。
比较:如图所示,F=20N 作用于半径R=1m 的转盘边缘上,力F 的大小保持不变,但方向保持任何时刻均与作用点的切线一致,则转动一周,力F 做的功是多少?强化训练:1、如图1 所示, 用同种材料制成的一个轨道ABC, AB 段为1/ 4 圆弧, 半径为R ,水平放置的BC 段长为R . 一个物块质量为m , 与轨道的动摩擦因数为L, 它由轨道顶端A 从静止开始下滑, 恰好运动到C 端停止, 物块在AB 段克服摩擦力做功为( )2、3.如图甲所示,一根不可伸长的轻绳一端拴着一个小球,另一端固定在竖直杆上,当竖直杆以角速度ω转动时,小球跟着杆一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角为θ,则图乙中关于ω与θ关系的图象正确的是()(当θ=0°时与ω为0等效吗?情景已发生变化)D解析:对小球受力分析后列牛顿第二定律方程,设绳长为L,小球质量为m,则mg tanθ=m(L sinθ)ω2,得ω2=gL cosθ,再利用极限法,根据当θ=0°和θ=90°时cosθ分别为1和0即可判断出ω的变化规律应为D图.4、如图所示,甲、乙两同学从河中O点出发,分别沿直线游到A点和B点后,立即沿原路线返回到O点,OA、OB分别与水流方向平行和垂直,且OA=OB。
若水流速度不变,两人在靜水中游速相等,则他们所用时间t甲、t乙的大小关系为A.t甲<t乙B.t甲=t乙C.t甲>t乙D.无法确定(特殊值不能取水流速度为零)C。
题组2:质心等效(物理模型等效注意点)题例:如图所示, 质量都是m的两个小球,分别固定在一长为l的轻杆的中点和一端.整个装置从水平位置下落到竖直位置时, 两球的速度分别是多大?问题:下面的解正确吗?辨析:质点组的动能为质心的动能与各质点对质心动能之和,这个关系叫柯尼希定理。
用公式表示是:∑=+=ni i i C k v m mv E 12'22121其中,m 表示质点组的总质量,i m 表示其中第i 个质点的质量,'i v 表示第i 个质点相对质心的速度。
比较与拓展:1、质量都是m 的两个小球, 分别固定在一长为l 的轻杆的中点和一端,如果整个装置绕固定端O 点在光滑水平面上运动,求OA 段轻杆的拉力,能否把A 、B 两球等效成质量为m 的C 球?练习:质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点及端点,当棒在光滑的水平面上绕O 点匀速转动时,如图。
求棒的OA 段及AB 段的拉力之比。
2、2010年11月17日广州亚运会体操男子单杠决赛中,中国小将张成龙问鼎冠军.张成龙完成了一个单臂回环动作后恰好静止在最高点,如图所示.设张成龙的重心离杠l =1.1m ,体重51kg.忽略摩擦力,且认为单臂回环动作是圆周运动(g =10m/s 2).试求:(1)达到如图所示效果,张成龙的重心在最低点的速度大小. (2)张成龙在最高点与最低点时对杠的作用力分别是多大. 解析: (1)根据机械能守恒,设张成龙在最低点的速度为v ,则mgh =12m v 2h =2l 所以v =2gh =2gl =211m/s ≈6.6m/s. (2)在最高点张成龙处于静止状态,故所受杠的支持力等于其重力:F N =mg =510N由牛顿第三定律,张成龙对杠的作用力为510N. 在最低点做圆周运动,设杠对张成龙的作用力为F N ′ 则F N ′-mg =m v 2l 故F N ′=mg +m v 2l =2550N由牛顿第三定律知,张成龙对杠的作用力为2550N. 上题的解答选自某高三复习用书,上题的解答有问题吗?(可用等效重心法)3、如图所示,倾角为θ的光滑斜面上有两个质量均为m 的小球,中间有轻质细杆(长为l )相连,下部的小球离地面高度为h ,放手后自静止滑下,求两球在水平面上一起运动的速度。
(接触面光滑,无能量损失,小球的大小忽略不计)(不得不用等效重心法)4、如图所示,一匀质链条对称的搭在一光滑的小定滑轮上。
书籍链条的质量为m ,长度为l ,现给其一微小扰动,使它由止滑离小定滑轮。
则它刚滑离小定滑轮时的速度是多少?5、如图所示,质量为m ,长为l 的均质链条一半搭在倾角为30=θ的斜面上。
现由静止释放,则链条刚离开斜面时的速度为多少?(击石起新浪)6、质量分布均匀的球体之间的万有引力可将球体的质量全部等效集中于质心(球心)计算,那么质量分布均匀的立方体之间的万有引力可否将立方体的质量全部等效到几何中心?总的来说,等效重心法是个不错的方法,不能因为有时候求出来的结果不对就否定它。
而应该了解它,进行正确的应用,避免错误的发生。
题组3、力的分解与速度分解的等效(物理量等效注意点) 假如一个人能看出当前即显而易见的差别,譬如,能区别一支笔与一头骆驼,我们不会说这人有了不起的聪明。
同样,另一方面,一个人能比较两个近似的东西,如橡树与槐树,或寺院与教堂,而知其相似,我们也不能说他有很高的比较能力。
我们所要求的,是要能看出异中之同和同中之异。
——黑格尔1、如图(a)所示,通过定滑轮的绳拉动放在水平地面上的物体A,当绳OC段与水平方向成θ角,求:(1)拉动绳的力为F时,物体在水平方向上受的拉力多大?(2)拉动绳的速度为v时,物体前进的速度多大?2、如图(a)所示,装置中P、Q、M为质量相同的三个物体,OA 与OB两段等长,当OA、OB与竖直方向都成θ角时,M下降的速度为v,求此时P、Q上升的速度多大?3、均匀杆AB可绕A端轴在竖直面内转动,在B端用跨过清轮的细绳吊起,绳的另一端挂有重物,重量为G,A、C在同一竖直线上,与AB的夹角为600,此时AC = AB.(1)杆此时所受压力多大?如图(a).(2)如果重物G此时向下的速度为v,则杆做圆周运动的速度多大?巩固训练:1、如图所示,竖直平面内放置一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,竖直部分光滑,两部分各有质量相等的小球A和B套在杆上,A、B间用轻绳相连,以下说法中正确的是()A.若用水平拉力向右缓慢地拉A,则拉动过程中A受到的摩擦力不变B.若以一较明显的速度向右匀速地拉A,则拉动过程中A受到的摩擦力不变C.若以一较明显的速度向右匀速地拉A,则过程中A受到的摩擦力比静止时的摩擦力要大D.若以一较明显的速度向下匀速地拉B,则过程中A受到的摩擦力与静止时的摩擦力相等2.小球以一定的速度从A沿着光滑水平面匀速运动到B所需的时间为t1,以同样的速度从A沿着光滑对称曲面ACB运动到B所需的时间为t2,比较上面二种运动的时间,正确的是()大于t2B.t1等于t2A.tC.t1小于t2D.无法确定答案:A3、如图所示.用一根长杆和两个定滑轮的组合装置用来提升重物M,长杆的一端放在地上通过铰链联结形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处,在杆的中点C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物M .C 点与O 点距离为l ,现在杆的另一端用力.使其逆时针匀速转动,由竖直位置以角速度ω缓缓转至水平(转过了90°角).此过程中下述说法正确的是A .重物M 作匀速直线运动B .重物M 作匀变速直线运动C .重物M 的最大速度是l ωD .重物M 的速度先减小后增大 答案:C4、如图所示,某人通过一根跨过定滑轮的轻绳提升一个质量为m 的重物,开始时人在滑轮的正下方,绳下端A 点离滑轮的距离为H 。
人由静止拉着绳向右移动,当绳下端到B 点位置时,人的速度为v ,绳与水平面夹角为θ。
问在这个过程中,人对重物做了多少功?答案: 2cos sin )sin 1(22θθθmv mgH W +-=人5、在水平光滑细杆上穿着A 、B 两个刚性小球,两球间距离为L ,用两根长度同为L 的不可伸长的轻绳与C 球连接(如图20所示),开始时三球静止二绳伸直,然后同时释放三球。
已知A 、B 、C 三球质量相等,试求A 、B 二球速度V 的大小与C 球到细杆的距离h 之间的关系。
答案:V B =)()2/3(2222L h L h gh +-6、如图所示,轻质长绳水平地跨存相距为2L ,的两个小定滑轮A 、B 上,质量为m 的小物块悬挂在绳上的O 点,O 与A 、B 两滑轮的距离相等,在轻绳两端C 、D 分别施加竖直向下的恒力F =mg ,先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C 、D 两端力F 不变.问:(1)当物块下落距离h 为多大时,物块的加速度为零?(2)存物块下落上述距离的过程中克服C 端恒力F 做功W 为多少? (3)物块下落过程中最大速度v MAX 和最大距离H 各为多少?答案: (1)L h 33= (2)mgL W 332= (3)L h 34=7、如图所示,有一光滑的T 字形支架,在它的竖直杆上套有一个质量为m 1的物体A ,用长为l 的不可伸长的细绳将A 悬挂在套于水平杆上的小环B 下,B 的质量m 2=m 1=m.开始时A 处于静止状态,细绳处于竖直状态.今用水平恒力F=3mg 拉小环B ,使A 上升.求当拉至细绳与水平杆成37°时,A 的速度为多大?答案:gl 588、如图所示,一根可伸长的细绳,两端各拴有物体A 和B (两物体可视为质点).跨在一横截面为半圆形的、半径为R 的光滑圆柱面上,由图示位置从静止开始释放.若物体A 能到达半圆柱的顶点C ,则物体A 和B 的质量之比须满足什么条件?答案:131≤≤-BAm m π9、如图所示,半径为R 的1/4圆弧支架竖直放置,支架底AB 离地的距离为2R,圆弧边缘C 处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体,挂在定滑轮两边,且m1>m2,开始时m1、m2均静止,m1、m2可视为质点,不计一切摩擦.(1)求m1经过圆弧最低点A 时的速度.(2)若m1到最低点时绳突然断开,求m1落地点离A 点水平距离.(3)为使m1能到达A 点,m1与m2之间必须满足什么关系?答案: (1)21212)2(2m m gR m m +- (2)21212)2(4m m m m R+- (3)m 1≥22m10、某人骑自行车以10m/s 的速度在大风中向东行使,他感觉到风正以相当于车的速度从北方吹来,实际上风的速度是( )A .14m/s ,方向为南偏西45° B.14m/s ,方向为北偏东45° C .10m/s ,方向为正北 D .10m/s ,方向为正南11、玻璃生产线上,宽9米的成型玻璃板以2米/秒的速度不断地向前行进,在切割工序处,金刚钻的割刀速度为10米/秒,为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形,金刚钻割刀的轨道应如何控制,切割一次的时间多长?题组4:运动研究中的等效变换(物理过程等效)1、甲沿水平公路以0v 的速度做匀速运动,如图处于A 处的乙在公路一侧,此时甲与乙的连线与公路成030角,问乙追上甲的最小速度。