中学物理思维方法

中学物理思维方法简介中学物理思维方法简介中学物理思维方法简介思维能力的表现在哪些方面？1.思维的严密性2.思维的深刻性3.思维的灵活性4.思维的敏捷性5.思维的独特性物理思维：物理思维就是人脑对物理对象、物理过程、物理现象、物理事实的本质、内部规律及物理事物之间的联系，间接的、概括的、能动的反映．一.分析与综合方法二.归纳与演绎方法三.建模与假设方法四.等效与类比方法常见的物理思维方法：一.分析与综合方法1.分析法所谓分析法就是把整体分解为部分，把复杂的事物分解为若干简单的要素进行研究．最后使整个问题都得到解决．从解题过程来看，分析法往往是从含有未知量的“原始公式”出发，逐步上溯，从一个问题引到另一个问题，具有明确的思维方向、解题方向.例1：如图所示质量为M的木板，通过跨过滑轮的绳子与横梁相连，一个质量为m的人拉住绳端悬吊着．由于木板质量比较大，仍然压在地面上．求木板对地的压力(滑轮质量不计)．[思路分析]先分解成动滑轮A和定滑轮B两部分．画出的受力分析如图所示．设待求量是木板对地面的压力N，从待求量出发,则N=Mg-F1-F2F1=mg，F2=2mg最后得到N=Mg-3mg．一.分析与综合方法2.综合法所谓综合法就是把研究对象的各部分、各方面因素联结为一个整体进行研究．从解题过程来看，综合法往往是从已知量出发，按它们之间的关系，逐步推出待求量．例2：如图所示，质量为M的木板悬挂在滑轮组下，上端由一根悬绳C固定在横梁下．质量为m的人手拉住绳端，使整个装置保持在空间处于静止状态．求人对木板的压力(滑轮的质量不计)．[思路分析]本题适宜用综合法处理．将M、m及两个滑轮看成一个整体，先求出悬绳C的拉力，即F=(M+m)g．然后从已知条件出发逐步推出待求量N．由受力图可以看出：F1=(M+m)g/2，F2=(M+m)g/4．所以N=mg-F2=mg-(M+m)g/4=(3m-M)g/4[说明]本题能成立的条件是3mM，即mM/3．这表明人的质量不能太小．练习1：图中一个养有蜜蜂的容器，假设此时处于完全密封状态，悬挂在弹簧秤下，且蜜蜂均停留在底部巢中．当某一时刻蜜蜂均飞舞起来，且停留在空中时，弹簧秤的读数有何变化?练习2：如图所示电路，电源电压U一定，当变阻器Rl减小时灯Ro的亮度如何变化?在解答过程较为复杂的综合题时，常常将分析法与综合法交叉地、联合地使用．或者叫做不拘一格灵活运用，怎样有利就怎样用．二.归纳与演绎方法1.归纳法归纳推理的特点就是从个别的、特殊的判断推出规律性，一般普适的判断，即：个别→一般归纳法和演绎法都属于推理方法．它是根据一个或一些判断得出另一个新的判断的一种思维形式．运用归纳法的步骤是(1)搜集材料．即通过观察、实验得到大量材料；(2)整理材料．将材料归类，得出反映问题特征的判断；(3)抽象概括．经过分析、比较，排除无关因素，抽象出本质因素、概括出一般规律．例3：某同学发现河水在缓慢流动时有一个规律，河中央流速最大，岸边速度几乎为零．他为了研究河水流速与从岸边到中央距离z的关系，在桥上做起测速实验，每隔1m测一次流速．测速方法是从桥左右放下小木块，测定它通过桥宽的时间，根据桥宽算出速度(河流从岸边到中心距离共6m)．得到数据如下表所示．X/m0l23456V/ms-100.500.710.871.001.121.23试根据数据归纳出v与x的关系式．[思路分析]本题“搜集材料”已经完成，主要是材料归类、找特征，概括出一般规律．首先v是随x增大而增大的，因此不可能出现“成反比”这样的结果．粗看又不像是“成正比”的关系．v3v00.710.840.931.001.061.11v200.250.500.761.001.251.5100.130.360.661.001.401.8640.12xv42/xvxv50.可以得出v2与x成正比的结论，这条直线的斜率，即m/s这就是我们找到的垂直于河岸方向，从岸边至河中央速度随距离变化的规律．X/m0l23456v00.500.710.871.001.121.23二.归纳与演绎方法2.演绎法演绎推理的特点就是从一般的普遍的规律推出个别的特殊的判断，即：一般→个别运用演绎法的步骤是根据一般规律，通过分析，在一定的限制条件下，运用数学手段得出个别的特殊的规律．例4:在一个很大的容器中盛满某种液体其密度随深度均匀增大，其密度ρ=ρ0+ky,式中ρ0=1.0×103kg/m3，k=0.15kg/m4，坐标轴竖直向下，取液面为坐标原点．今有一块体积V=0.001m3，质量为m=2kg的平板，浸入液中后将悬浮在什么深度处?[思路分析]浸在液体中的物体都受到浮力，遵循阿基米德定律．液物VV液物/0kyVm代入数据得y/=6.7m液液物物VV处于悬浮状态时F浮=mg．即练习：如图所示电路，每个电阻都是2Ω，从左边开始第1级是1个电阻，第2级是2个并联，第3级是4个并联……依此不断连接下去共有n级，总电流为3A求第10级的电压是多大?[思路分析]n1234…IiII/2I/4I/8…从上面表格中可以得到第n级电流的表达式是12nnII电压表达式12nnnIrrIU所以第10级的电压是U10=0.0117V．三.建模与假设方法1.建模法所谓物理模型就是在研究物理问题的本质时采用的一种简化描述或模拟的方法．通常的三种类型．1.实物模型2.理想模型3.理论模型例5：如图所示是一种帆板运动,请你估计此时风对帆有多大的作用力?[思路分析]通过观察发现人移向船体右侧是为了平衡风对帆的作用．第一步:建模是找人的重心画重力．画出风对帆作用的作用点，画出风力第二步:建模是将它简化为一个曲臂的杠杆．GFL3L根据杠杆原理可求出风力F的大小：F×3L=G×LF=G/3．GF例6：如图所示是一堵墙壁，中间是木窗框.上部P是一个插座接在电源上，A、B是固定电线的钉子，正常情况应是与墙壁绝缘的，墙壁中不应有电流的．由于施工不当破坏了电线的绝缘，A、B处发生漏电，整个墙壁有了电流，用电压表测得墙脚下部相距1m的CD两点间有20V电压．已知总漏电电流为O.5A，墙高为3m，窗宽为4m，则墙壁漏电功率为多大?分析:用长度来表示电阻的大小．设CD段长为1m处电阻为R，那么各段电阻及其连接情况如图所示．由于串联电阻的阻值之比等于各电阻两端电压之比，可求得AB间总电压U＝(20+60+60+60)V＝200V总功率P＝IU＝0.5×200W＝100W三.建模与假设方法2.假设法例如图所示，一个重为G的球，悬挂在绳下，下面有一个光滑斜面与球接触着，问此时绳受多大力?斜面受多大力?．例7：有一个消毒用电器，电阻为20kΩ，它只有在电压高于24V时才能工作．要求它在光照下正常工作，黑暗时停止工作，今用一个光控电阻开关对它进行控制．光控开关的电阻在光照时为100Ω，黑暗时为1000Ω，电源电压为36V，另有一个可变电阻，阻值是0～3000Ω(只有两个接线端)．这些元件的符号图如下图,(1)请你设计一个电路，使消毒用电器能正常工作．(2)指出上述设计中变阻器的阻值应调节在什么范围内?不可取R2与P并联后可从0开始达到最大是2.6kΩP的电压控制在24V以上或以下可取解：假设P的电压恰好为24V，这时光照时R1=100Ω，U1=12V，消毒用电器便能正常工作的条件是：202ΩR22222Ω那么并联部分应是U2=24v，R并=200Ω，即并五.等效与类比方法1.等效法等效替代方法简称等效方法，是认识复杂物理事物时，采用将事物转化为效果等同的，相对简单的事物进行研究的一种方法．例9:如图所示是一个斜拉桥模型，均匀的桥板重G，支点在0处，它由7根钢索拉着，每根钢索与桥面均成30°角，其中一根在重心位置，其余成等距离分布在它的两侧．每根钢索受力是相等的，问各受多大的力?[思路分析]根据杠杆平衡的原理有:7F×L/4=G×L/2，F=2G/7．例10:如图电路测得AB间电阻为4Ω，今将其中大小为5Ω的R1换成一个10Ω的电阻，则AB间总电阻为多大?[思路分析]把未知的7个电阻看作是一个阻值为R0的电阻，则它与5Ω电阻并联后总电阻为4Ω．五.等效与类比方法2.类比法类比方法它是一种推理方法，但运用在解题方面，它跟等效方法比较接近．两个物理对象之间在某些方面相似，进而推断出其他方面也可能相似．从而可以用类似的办法解决问题．例11:如图所示，某人从A点出发去河中取水后，将水送到B处，试画出他应走的最近路线．A/C思考题：某人A正在湖岸散步，突然发现在距离他为S的B处有人翻船落水，为了能够尽快地营救落水者，它应该选择怎样的路线去营救落水者？已知他在岸上的速度是4m/s，在水中的速度是2m/s.ABDθ30˚