1.所謂隔離法,就是將物理問題的某些研究對(duì)象或某些過程、狀態(tài)從系統(tǒng)或全過程中隔離出來進(jìn)行研究的方法.
隔離法的兩種類型:
(1)對(duì)象隔離:即為尋求與某物體有關(guān)的所求量與已知量之間的關(guān)系,將某物體從系統(tǒng)中隔離出來.
(2)過程隔離:物體往往參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過程,為求解涉及某個(gè)過程中的物理量,就必須將這個(gè)過程從全過程中隔離出來.
2.所謂整體法,是指對(duì)物理問題的整個(gè)系統(tǒng)或過程進(jìn)行研究的方法,也包括兩種情況:
(1)整體研究物體體系:當(dāng)所求的物理量不涉及系統(tǒng)中某個(gè)物體的力和運(yùn)動(dòng)時(shí)常用.
(2)整體研究運(yùn)動(dòng)全過程:當(dāng)所求的物理量只涉及運(yùn)動(dòng)的全過程時(shí)常用.
等效法是物理學(xué)中一個(gè)基本的思維方法,其實(shí)質(zhì)是在效果相同的條件下,將復(fù)雜的情景或過程變換為簡(jiǎn)單的情景或過程.
1.力的等效
合力與分力具有等效性,將物體所受的多個(gè)恒力等效為一個(gè)力,就把復(fù)雜的物理模型轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡(jiǎn)單的物理模型,大大降低解題難度.
2.運(yùn)動(dòng)的等效
由于合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)具有等效性,所以平拋運(yùn)動(dòng)可看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。
“小船過河”中小船的運(yùn)動(dòng)可以看作是沿水流的方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于河岸方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。 在計(jì)算大小不變方向變化的阻力做功時(shí),如空氣阻力做功的時(shí)候,可以應(yīng)用公式W=fS,只是式中的S是路程而不是位移,不管物體的運(yùn)動(dòng)方向如何變,均可等效為恒力f作用下的單向直線運(yùn)動(dòng)。
3.物理過程的等效
若一個(gè)研究對(duì)象從同一初始狀態(tài)出發(fā),分別經(jīng)過兩個(gè)不同過程而最后得到的結(jié)束狀態(tài)相同,這兩個(gè)過程是等效的.
4.模型的等效
等效就是相互替代的效果相同。利用等效法,不僅可以使非理想模型變?yōu)槔硐肽P?,使?fù)雜問題變成簡(jiǎn)單問題,而且可以使感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),使一般理性認(rèn)識(shí)升華到更深層次。
在解題過程中,我們應(yīng)用最多的、最典型的物理模型并不是很多,如碰撞模型、人船模型、子彈射木塊模型、衛(wèi)星模型、彈簧振子模型等等。
5.實(shí)驗(yàn)原理的等效
在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中,幾乎可以說離開了等效的思想將“寸步難行”。
在《力的測(cè)量》中根據(jù)平衡的條件,利用等效的觀點(diǎn),將我們要測(cè)量的力等效為彈簧中的彈力,將物體受到的重力等效為處于平衡狀態(tài)的物體受到的支持面的支持力或懸掛物的拉力。
在《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》實(shí)驗(yàn)中更是充分運(yùn)用了等效的觀點(diǎn)。用一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)力的作用效果相同――使橡皮筋伸長(zhǎng)至某一位置,從而得到這一個(gè)力可以等效為那兩個(gè)力。
在《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》實(shí)驗(yàn)中等效的運(yùn)用更是達(dá)到了極至。由于小球作從相同的高度開始做平拋運(yùn)動(dòng),所以其在空中的飛行時(shí)間相同。取飛行時(shí)間為單位時(shí)間,可以用水平射程來表示水平方向的速度。也就是水平速度由水平射程等效替代。
【例1:】如圖所示,一半徑為R的光滑圓弧槽∠POM<>
【例2:】如圖所示,兩個(gè)底面積都是S的圓桶放在同一說平面上,桶內(nèi)裝水,水面高度分別h1和h2,已知水的密度為ρ,現(xiàn)把連接兩桶的閥門K打開,直至兩桶水面高度相等,這一過程中,水的重力勢(shì)能如何變化?變化多少?水的動(dòng)能如何變化?變化多少(不計(jì)阻力)
【解析】本題中閥門K打開后,左桶中的水逐漸流向右桶,直至兩桶水面高度相等。這一過程中我們無需詳求其中的細(xì)節(jié)。如果觀察開始的狀態(tài)和結(jié)束的狀態(tài)(如圖)。整個(gè)過程可等效為左桶中(h1+h2)/2高度以上的部分即陰影部分移動(dòng)到右桶中陰影部分。
這一部分水的質(zhì)量m=ρS(h1+h2)/2;重心下降高度h=(h1-h2)/2;
所以在不計(jì)阻力的情況下,水的重力勢(shì)能減小,減小了ρgS(h12-h22)/4。水的動(dòng)能增加,增加了ρgS(h12-h22)/4。
描述某一過程的物理量在變化過程中,由于受到物理規(guī)律或條件的制約,其取值往往只能在一定范圍內(nèi)才能符合物理問題的實(shí)際,而在這一范圍內(nèi)該物理量可能有最大值、最小值或是確定其范圍的邊界值等一些特殊值.
極值問題求解方法有以下幾種:
極限思維方法是一種比較直觀、簡(jiǎn)捷的科學(xué)方法.在物理學(xué)的研究中,常用它來解決某些不能直接驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)和規(guī)律,例如伽利略在研究從斜面上滾下的小球運(yùn)動(dòng)時(shí),將第二個(gè)斜面外推到極限——水平面;
在物理習(xí)題中,有些題涉及的物理過程往往比較復(fù)雜,而這個(gè)較為復(fù)雜的物理過程又隸屬于一個(gè)更大范圍的物理全過程,需把這個(gè)復(fù)雜的物理全過程分解成幾個(gè)小過程,而這些小過程的變化是單一的,那么,采用極限思維方法選取全過程的兩個(gè)端點(diǎn)及中間的奇變點(diǎn)來進(jìn)行分析,其結(jié)果包含了所要討論的物理過程,從而使求解過程簡(jiǎn)單、直觀.
【例】如下圖所示,一根輕彈簧上端固定,下端掛一個(gè)質(zhì)量為m0的平盤,盤中有一質(zhì)量為m的物體,當(dāng)盤靜止時(shí),彈簧的長(zhǎng)度比其自然長(zhǎng)度伸長(zhǎng)了l.今向下拉盤使彈簧再伸長(zhǎng)Δl后停止,然后松手放開,設(shè)彈簧總處在彈性限度之內(nèi),則剛松手時(shí)盤對(duì)物體的支持力等于( )
【解析】假設(shè)題給條件中Δl=0,其意義是沒有將盤往下拉,則松手放開,彈簧的長(zhǎng)度不會(huì)變化,盤仍靜止,盤對(duì)物體的支持力大小應(yīng)為mg.
將Δl=0代入四個(gè)備選答案中,只有答案A能得到mg,可見只有答案A正確,故本題應(yīng)選A.
運(yùn)用圖象解答物理問題的步驟
1.看清縱橫坐標(biāo)分別表示的物理量;
2.看圖象本身,識(shí)別兩物理量的變化趨勢(shì),從而分析具體的物理過程;
3.看兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件,明確圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義.
【例】(2012全國(guó)新課標(biāo)).如圖,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N1,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹2。以木板與墻連接點(diǎn)所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。不計(jì)摩擦,在此過程中 ( )。
A.N1始終減小,N2始終增大 B.N1始終減小,N2始終減小
C.N1先增大后減小,N2始終減小 D.N1先增大后減小,N2先減小后增大
【解析】本題考查物體的動(dòng)態(tài)平衡,對(duì)球受力分析可知,N1 與N2的合力為定值,與重力反向等大。作圖。由圖形可 知,當(dāng)板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)中,N1與N2的方向便發(fā)生如圖示變 化,但合力不變,可得答案B。
物理系統(tǒng)由于某些原因而發(fā)生突變時(shí)所處的狀態(tài),叫做臨界狀態(tài).臨界狀態(tài)可以理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”兩種狀態(tài),突變的過程是從量變到質(zhì)變的過程,在臨界狀態(tài)前后,系統(tǒng)服從不同的規(guī)律,按不同的規(guī)律運(yùn)動(dòng)和變化.
如光學(xué)中折射現(xiàn)象的“臨界角”、超導(dǎo)現(xiàn)象中的“臨界溫度”、核反應(yīng)中的“臨界體積”、光電效應(yīng)中的極限頻率、靜摩擦現(xiàn)象中的最大靜摩擦力等.
在中學(xué)物理中像這樣明確指出的臨界值是容易理解和掌握的,但在高考題中常常是不明確的提出臨界值,而又必須通過運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析臨界條件、挖掘出臨界值.在物理問題中,很多都涉及臨界問題,分析臨界問題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài)的條件.
解決臨界問題,一般有兩種基本方法:
1.以定理、定律為依據(jù),首先求出所研究問題的一般規(guī)律和一般解,然后分析、討論其特殊規(guī)律和特殊解.
2.直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值,求解出研究問題的規(guī)律和解.
?來源:網(wǎng)絡(luò)。本文版權(quán)歸原創(chuàng)作者所有。
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