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《1.7.2定积分在物理中的应用》优质课教案下载
2.理解可用定积分求解的物理问题的特点,确定积分的上下限
一 课题引入:
前面我们已经介绍了定积分在几何方面的应用,我们看到,在利用定积分解决几何上诸如平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积等问题时,关键在于写出所求量的微元。
定积分在物理方面的应用的关键也是如此,希望大家注意如何写出所求量的微元——微功、微压力、微引力等
二 自主探究:
(1)变力沿直线所作的功
由物理学知道,如果物体在作直线运动的过程中有一个不变的力 EMBED Equation.3 作用在这物体上,且这力的方向与物体的运动方向一致,那么,在物体移动了距离 EMBED Equation.3 时,力 EMBED Equation.3 对物体所作的功为 EMBED Equation.3 .
【例1】 把一个带 EMBED Equation.3 电量的点电荷放在 EMBED Equation.3 轴上坐标原点处,它产生一个电场.这个电场对周围的电荷有作用力.由物理学知道,如果一个单位正电荷放在这个电场中距离原点为r的地方,那么电场对它的作用力的大小为 EMBED Equation.3 ( EMBED Equation.3 是常数),当该单位正电荷在电场中从r=a处沿r轴移动到r=b处时,计算电场力F对它所作的功.
练习: 一圆柱形蓄水池高为5米,底半径为3米,池内盛满了水.问要把池内的水全部吸出,需作多少功?
(2)水压力
由物理学知道,在水深为 EMBED Equation.3 处的压强为 EMBED Equation.3 ,这里 EMBED Equation.3 是水的比重.如果有一面积为 EMBED Equation.3 的平板水平地放置在水深为 EMBED Equation.3 处,那么,平板一侧所受的水压力为 EMBED Equation.3 .
【例2】一个横放着的圆柱形水桶,桶内盛有半桶水,设桶的底半径为 EMBED Equation.3 ,水的比重为 EMBED Equation.3 ,计算桶的一端面上所受的压力.
练习:一圆柱形蓄水池高5米,底半径为3米,池内盛满了水,要把池内的水全部吸出,需作多少功?
(3)引力
由物理学知道,质量分别为 EMBED Equation.3 相距为 EMBED Equation.3 的两个质点间的引力的大小为 EMBED Equation.3 ,其中 EMBED Equation.3 为引力系数,引力的方向沿着两质点的连线方向。如果要计算一根细棒对一个质点的引力,那么由于细棒上各点与该质点的距离是变化的,且各点对该质点的引力方向也是变化的,就不能用此公式计算.
【例4】有一长度为 EMBED Equation.3 、线密度为 EMBED Equation.3 的均匀细棒,在其中垂线上距棒 EMBED Equation.3 单位处有一质量为 EMBED Equation.3 的质点 EMBED Equation.3 ,计算该棒对质点 EMBED Equation.3 的引力.
三 总结反思:
关于定积分的应用说明三点
1.选择合适的坐标系
2.善于根据问题的性质和要求构造积分元素,主要是选择好参数,并能正确地确定出积分限,
3.具体计算定积分时,要特别注意和充分并且慎重应用对称性及等量关系以简化定积分的计算,对此,熟悉区域或曲线的形状,对于解决问题是十分有益的。
思考题:
一球完全浸没水中,问该球面所受的总压力与球浸没的深度有无关系?它所受的总压力与它在水中受到的浮力有何关系?
四 课堂小结:
利用“微元法”思想求变力作功、水压力和引力等物理问题.