常见物理解题方法

永久免费组卷搜题网2010级高三物理专题复习资料专题七常见物理解题方法1、隔离法和整体法合理选择研究对象．这是解答力学问题成败的关键研究对象的选取关系到能否得到解答或能否顺利得到解答．当选取所求力的物体，不能做出解答时，应选取与它相互作用的物体为对象，即转移对象，或把它与周围的物体当做一整体来考虑，即部分的看一看．整体的看一看．通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内有物体（各部分）间相互作用时，用隔离法。整体法和隔离法是相对的，二者在一定条件下可相互转化．所以解决问题时决不能把这两种方法对立起来，而应该灵活把两种方法结合起来使用．为使解答简便，选取对象时，一般先整体考虑，若不能解答，再隔离考虑。如需隔离，原则上选择受力情况少，且又能求解未知量的物体分析，这一思想在牛顿定律中会大量体现。例1：如图1所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的21，即a=21g,则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少？命题意图：考查对牛顿第二定律的理解运用能力及灵活选取研究对象的能力.B级要求.错解分析：（1）部分考生习惯于具有相同加速度连接体问题演练，对于“一动一静”连续体问题难以对其隔离，列出正确方程.（2）思维缺乏创新，对整体法列出的方程感到疑惑.解题方法与技巧：解法一：（隔离法）木箱与小球没有共同加速度，所以须用隔离法.取小球m为研究对象，受重力mg、摩擦力Ff,如图2，据牛顿第二定律得：mg-Ff=ma①取木箱M为研究对象，受重力Mg、地面支持力FN及小球给予的摩擦力Ff′如图3据物体平衡条件得：FN-Ff′-Mg=0②且Ff=Ff′③由①②③式得FN=22mMg由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为FN′=FN=22mMg.解法二：（整体法）对于“一动一静”连接体，也可选取整体为研究对象，依牛顿第二定律列式：（mg+Mg）-FN=ma+M×0图2图3图1永久免费组卷搜题网故木箱所受支持力：FN=22mMg,由牛顿第三定律知：木箱对地面压力FN′=FN=22mMg.2、等效法等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理问题的一种科学思想方法．在中学物理中，合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等，都是根据等效概念引入的．它是研究物理问题的一种重要方法。从近几年的高考试题看，命题人的指导思想很明确，那就是力求所命题目的创意新、背景新、过程新但若从题目所对应的物理模型上看，其本质还是我们常见的物理模型．要提高解决综合问题的能力，提高构建物理模型的能力，进而对物理模型进行等效转化，将较复杂的物理模型转化为相对较为简单的物理模型，然后再去应用我们熟知的规律去列方程，这样将会大大降低解题的难度，更有利于对问题的正确解答。例2：一物体以某一初速度竖直向上抛出，运动过程中受到大小恒定的空气阻力作用，设其上升阶段的时间为t上，从最高点落回抛出点的时间为t下，试比较t上与t下的大小关系。分析：由牛顿第二定律知，上升阶段的加速度大小a1和下降阶段的加速度大小a2。因物体上升阶段用的时间与从最高点以加速度a1落回抛出点用的时间相同（等效），故此问题相当于比较两个从最高点开始下落的、加速度分别为a1和a2的过程的运动时间。解：由牛顿第二定律知，上升阶段的加速度大小为mfgmfmga1下降阶段的加速度大小为mfgmfmga2，即21aa由221atH，H相同，因al＞a2，故t上＜t下故上升时间小于下落时间．答案：t上＜t下解后反思：此题如采用常规做法，用运动学公式直接讨论，上升时间的话，解题运算过程将复杂一半以上。例3：用细的不导电的塑料棒弯成半径为R的圆弧，如图所示，A、B间的空隙为L，将电量为Q的正电荷均匀分布于棒上，求球心O处的电场强度（RL）。分析：设想将AB间的空隙用塑料棒补起来，并使其带上相应的同种电荷，那么圆弧就变成圆环了。据对称性，该带电圆环的圆心O处的电场强度一定为零；由电场的叠加原理可知图中带电圆弧在O处产生的场强应与L段产生的场强大小相等，方向相反。解：因为RL，所以L段带电塑料棒可视为点电荷，其电量为LRLQq2所以圆心O处电场强度的大小为22)2(RLRkLQRqkE方向与L段产生的场强大小相等，方向相反，由圆心O指向AB的中点处。解后反思：该题似乎超出了中学物理的范围，但是如果利用等效的观点、去分析，其本质还是点电图4永久免费组卷搜题网荷的物理模型。例4：一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，电阻为0．36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图5所示，则线框中感应电流的有效值为A．2×10-5AB．6×10-5AC.（2/2）×10-5AD.（32/2）×10-5A解析：交流电的有效值是利用与直流电有相同的热效应来定义的：Q=I2Rt。因此我们只要按图算出在一个周期内，两段时间内的热量的平均值，再开平就可以了。由图与题目条件可知，线框的感应电动势在前3s为7.2×10-6V，感应电流为2×10-5A；后2s内的感应电流为3×10-5A，在一个周期5s内，电流平方的平均值为（12+18）A2/5，开平方即得电流的有效值等于6×10-5A，答案为B。3、极端假设分析法通常情况下，由于物理现象涉及的因素较多．过程变化复杂，人们往往难以洞察其变化规律并对其做出迅速判断．但如果用极端假设分析法，将问题推到极端状态或极端条件下进行分析，使物理过程进行的情况迅速暴露出来，问题会顿时变得明朗而简单了；这种“居高临下”的思维方法使人们能从错综复杂的诸多因素的“纠缠”中解脱出来，大大地缩短了分析和推理的时间，达到化难为易；快速解决物理问题的目的极端假设分析法一般分为定性分析和定量分析两种情况。例5：如图6所示的电路中，电源电压U恒定不变．当滑动变阻器R′的触头D置于最下端时，小灯泡L1、L2、L3所消耗的电功率相等．若D从上述位置向上移动，试比较L1、L2、L3所消耗的功率，排出三者大小的顺序并说明理由。解析：滑动变阻器R′的触头D由最下端向上移动时，其有效阻值增大．假设R′的阻值能无限增大至无穷大，将极端假设态与初始态比较知，图中A、B两点间的电阻增大，根据串联电路中电压随电阻正比分配，在总电压U恒定的条件下，灯泡L2两端的电压增大，L1两端的电压减小．由PRU2知：L2的功率P2变大，L1的功率P1变小但不为零，因R→∞时，L3所在支路相当于断路。L3的功率P3减小到零，由于最初三个灯泡的功率相等，所以P1比P3衰减得更慢．由此可得结论：在触头D上移到某一位置时，L1、L2、L3的功率P1′、P2′、P3′的大小顺序应是P2′＞P1′＞P3′。解后反思：可用极端假设法解决的物理问题中，多数只需对它的一个“端”作出判断：可以顺着题设过程进行的方向作极端处理；也可以沿过程进行的反方向作端态分析，并以此作出与题设相反条件下的结论，进而得出在题设条件下的正确结论。若当对一个物理因素进行极端假设不能彻底解决问题时，可分次或同时将几个因素设向极端考虑，直到最终推断出正确结论。例6：在真空中，厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面紧贴着一个半径为r的圆形发光面，为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块黑纸片，这块黑纸片的最小面积应为:A．22)1(ndrB．22)(1drnC.22)1(dnrD．)(22drn解析先假设玻璃板的厚度d→0，则玻璃板变成了薄玻纸，光在薄玻纸中的“扩播效应”可以忽略，图3.2.3B/10-3Tt/sO358106图5图6永久免费组卷搜题网为了从玻璃纸的上方看不见圆形发光面，贴在其上表面的黑纸片的最小面积应为Smin→πr2，由此排除上述选项中的B、D．保持其它条件不变，再假设玻璃板的折射率n→1，则玻璃板的光学性质趋近于真空，光从“玻璃”射向真空的过程中近似于直线传播，无全反射现象发生，因而“玻璃板”上表面的透光面积S→∞，所以需贴在玻璃板上表面的黑纸片的最小面积Smin→∞、。所以正确答案应是A。解后反思：在习题教学中恰当运用极端假设法分析、推断某些物理问题，不仅可以提高学生学习物理的兴趣，帮助突破教学难点，而且有益于培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力，此法在解决某些问题时能带来方便，是因为处于理想状态的物理现象往往是最简单、最容易把握的。4、近似法：近似处理是物理学的研究方法之一，为了便于研究某些物理现象，分析某些物理问题，往往忽略一些次要因素的影响，以突出主要因素，即要用理想条件下的模型代替实际研究对象，否则，甚至连最简单的物理问题也会使我们感到束手无策。例7：在真空中速度v＝6.4×107m/s的电子束连续地射入两平行板间，如图7所示，极板长L＝8cm，两板间距d＝5.0×10-3m当两板不带电时，电子束将沿两板间中线通过在两板上加50Hz的交流电压U＝U0sinωtV，如果U0超过某值UC时．将开始出现电子有时能通过、有时不能通过两板的现象．求：（1）UC的大小；（2）U0为何值时，才能使电子束通过与间断时间之比Δt1∶Δt2＝2∶1？分析：题目设计的是电子束在加交变电压的平行极板间的运动，学生只熟悉带电粒子在匀强电场中的运动情况，那么求解此题的关键在于建立平行板匀强电场模型，这就得把电子束在平行板间的运动时间t与交变电压的周期T进行比较．若t＜＜T，则电场可近似看作是匀强电场，t＝97210104.6100.8vLs（近似计算），而T＝10-2s(因为f＝50Hz),可见tT，电子束通过平行极板时，极板间的电压和场强可看作是恒定不变的，其实这种相互作用模型只是一种近似的描述．具体解析过程如下：解：（1）当电压达到最大值UC的瞬间，电场看作匀强电场，电子束恰能通过，则有：dmeUaatdc又,2122代入数据解得：UC＝91V（2）作出U一ωt图象如图8所示，当电压为UC以下时能通过，UC以上不能通过，从图上可见要使通过的时间t通为间断时间的2倍，则当首先达到UC时间为6T时ωt为π/3，所以U＝U0sinωt解得U0＝105V。解后反思：学生在看题以后一般找不到解题思路，这就要求老师教学生抓住主要问题，电子束在平行板间的运动时间t远小于交变电压的周期T，把电子运动处理成带电粒子在匀强电场中的偏转问题。5、图象法：物理概念和物理规律除可用文字叙述、公式表达外，还可用图象来表示；这三者都是帮助我们掌握物理知识的重要手段，它们是从不同的角度对物理现象和规律进行表达，在物理学中形成一个完整的体系。例8：如图9一个固定在水平面上的光滑物块，其左侧面是斜面AB，右侧面是曲面AC。已知AB和AC的长度相同。两个小球p、q同时从A图7图8pqABC图9永久免费组卷搜题网点分别沿AB和AC由静止开始下滑，比较它们到达水平面所用的时间A.p小球先到B.q小球先到C.两小球同时到D.无法确定解析：可以利用v-t图象图10(这里的v是速率，曲线下的面积表示路程s)定性地进行比较。在同一个v-t图象中做出p、q的速率图线，显然开始时q的加速度较大，斜率较大；由于机械能守恒，末速率相同，即曲线末端在同一水平图线上。为使路程相同（曲线和横轴所围的面积相同），显然q用的时间较少。此题用图象法就非常直观、简洁，若采用公式法就非常麻烦了。解后反思：利用图象分析、解决