高中物理常用解题方法(一).ppt

第二部分 学科特色专题突破,专题七 高中物理常用解题方法,解物理习题是学好物理的重要环节，它在建立和发展同 学们的物理认知结构，形成和提高同学们的物理思维能力等 方面有着不可替代的作用思维是掌握知识的重要心理过 程，在感知事物的基础上，通过思维可以认识事物的本质和 内在规律用物理思维方法指导解题有助于创新意识的培养 和创造性思维的发展在高考复习中，同学们如果注重使用 科学思维方法来指导解物理习题，就能起到出奇制胜的效 果，并且能从中体会到学习物理的乐趣本讲将着重探讨图 象法、极端法、假设法、整体法和隔离法、等效法、对称法、 全过程法、逆向思维法、递推法等方法在解物理题中的应用,第1讲,高中物理常用解题方法(一),图象法、假设法、等效法、整体法和隔离法,图象法,方法简介：在高考的能力要求中“能应用图象进行分 析”，图象表达是处理物理问题能力的一个重要方面在历 届的高考中，均有一定数量的图形考查题出现，且占有相当 大的分值比例，所以学会识图、画图和用图就变得尤为重要,力学中主要包括位移时间图象(st 图象)、速度时间图 象(vt 图象)等；电学中的有电场线分布图、磁感线分布图、 等势面分布图、交流电图象等；还有气体图象 pV 图、V T 图、pT 图等；在实验中也涉及不少图象，如验证牛顿第 二定律时要用到 aF 图象、a1/m 图象，用“伏安法”测 电阻时要画出 IU 图象，测电源电动势和内阻时要画 UI 图象等；在各类习题中图象问题也是频频出现，更有些图象 是教材中未曾出现过的，如力学中 Ft 图，电磁感应中的 t 图、Et 图等,处理图象问题的关键是搞清图象所揭示的物理规律或物 理量间的函数关系，全面系统地看懂图象中的“轴”、“线”、 “点”、“斜率”、“面积”、“截距”等所表示的物理意义在运 用图象法求解物理问题时，还需要具有将物理现象转化为图 象问题的能力运用图象解答物理问题包括运用题目给定的 图象解答物理问题及根据题设去作图、运用图象解答物理问 题两个方面,【例 1】(2009 年山东卷)某物体做直线运动的 vt 图象 如图 711 所示，据此判断四个选项中(F 表示物体所受合,力，x 表示物体的位移)正确的是(,),图 711,解析：由图甲可知前两秒物体做初速度为零的匀加速直 线运动，所以前两秒受力恒定；2 s4 s 做正方向匀减速直 线运动，所以受力为负，且恒定；4 s6 s 做负方向匀加速 直线运动，所以受力为负，恒定；6 s8 s 做负方向匀减速 直线运动，所以受力为正，恒定；综上分析 B 正确,答案：B,1如图 712 所示，一宽为 40 cm 的匀强磁场区域， 磁场方向垂直纸面向里一边长为 20 cm 的正方形导线框位 于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度 v20 cm/s 通过磁 场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界 平行取它刚进入磁场的时刻 t0，在下列图线中，正确反,映感应电流随时间变化规律的是(,),图 712,解析：可将切割磁感应线的导体等效为电源按闭合电路 来考虑，也可以直接用法拉第电磁感应定律按闭合电路来考 虑. 当导线框部分进入磁场时，有恒定的感应电流，当整体 全部进入磁场时，无感应电流，当导线框部分离开磁场时， 又能产生相反方向的感应电流，所以应选 C.,答案：C,假设法,方法简介：物理学和数学一样，如果题设的条件不充分， 或者不明显，就会给解题带来很大困难问题比较简单，可 以通过分析类比来作出判断问题比较复杂，则很难用分析 类比来作出正确判断，此时可以考虑采用假设法,采用假设法解题时，一般应首先按题意作出合理假设， 然后运用物理规律按正常步骤解题，如果得出的结果与预先 的假设出现矛盾，说明这个假设是错误的，这时，一般应另 辟蹊径重新作出假没，直至与题意不出现矛盾为止必要时 还需作出讨论，以便选出完全符合题意的正确答案 相对来说，用假设法解题比采用其他方法要繁琐一些， 但对一些比较困难的题目，仍不失为一种有效的方法，它有 利于我们拓展思维，提高分析、解决问题的能力,【例 2】如图 713 所示，甲、乙两物体的质量分别 为 m12 kg，m23 kg，叠放在水平桌面上已知甲、乙间 的动摩擦因数为10.6，乙与水平桌面间的动摩因数为2 0.5，现用水平拉力 F 作用于物体乙上，使两物体一起沿水平 方向向右做匀速直线运动，如果运动中 F 突然变为零，则甲,在水平方向上的受力情况为(g 取 10 m/s2)( A大小为 12 N，方向向右 B大小为 12 N，方向向左 C大小为 10 N，方向向右 D大小为 10 N，方向向左,) 图 713,解析：当 F 突变为零时，可假设甲、乙两物体一起沿水 平方运动，则它们运动的加速度可由牛顿第二定律求出由 此可以求出甲所受的摩擦力若此摩擦力小于它所受的滑动 摩擦力，则假设成立，反之不成立,假设甲、乙两物体一起沿水平方向运动，对于乙，由牛,顿第二定律得：,图 53,f2(m1 m2)a ,f2N22(m1 m2)g 由得：a5 m/s2,如图 53 可得甲受的摩擦力为 f1m1a10 N 因为 fmax1m1g12 N f1fmax,所以假设成立，甲受的摩擦力为 10 N，方向向左应选 D.,答案：D,等效法,方法简介：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，它可以把复杂的 物理现象、物理过程转化为较简单的物理现象、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,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,在中学物理中，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,【例 3】如图 714 所示，绝缘光滑轨道 AB 部分是倾 角为 30的斜面，AC 部分为竖直平面上半径为 R 的圆轨道， 斜面与圆轨道相切整个装置处于场强为 E、方向水平向右,的匀强电场中现有一质量为 m 的带正电，电量为 q,小球，要使小球能安全通过圆轨道，在 O 点的初速度至少为 多大？ 图 714,解析：运动特点：小球先在斜面上运动，受重力、电场 力、支持力作用，然后在圆轨道上运动，受到重力、电场力， 轨道作用力作用，且要求能安全通过圆轨道 对应联想：在重力场中，小球先在水平面上运动，重力 不做功，后在圆轨道上运动的模型：过山车,等效分析：如图 715 甲所示，对小球受电场力和重,力，将电场力与重力合成视为等效重力 mg，大小为：,，得30，于是等效重力方向为垂直斜,面向下，即小球在斜面上运动，等效重力不做功小球运动 可类比为重力场中的过山车模型 图 715,规律应用：分析重力中的过山车运动，要过圆轨道存在 一个最高点，在最高点重力提供向心力(不能大于向心力)， 只要能过最高点就能安全通过圆轨道如果将斜面顺时针转 30，就成了如图乙所示的过山车模型，最高点应为等效重力 方向上直径对应的点 B，则 B 点应满足“重力”刚好提供向,2一条长为 l 的细线上端固定在 O 点，下端系一个质 量为 m 的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度 为 E，方向水平向右，已知小球在 B 点时平衡，细线与竖直 线的夹角为，如图 716 所示，求：,(1)当悬线与竖直线的夹角为多大时，才能使小球由静止释,放后，细线到竖直位置时，小球速度恰好为零？,(2)当细线与竖直线的夹角为时，至少要 给小球一个多大的冲量，才能使小球在竖直面 内做圆周运动？,图 716,解：本题是一个带电粒子在匀强电场和重力场中运动的 综合问题，在处理时，由于电场力和重力都是恒定的，所以 可以将匀强电场和重力场看成一个复合场对小球在 B 点的 受力分析如图 54 所示，由于小球是在匀强电场和重力场的,复合场中运动，其等效重力加速度(复合场场强),小球的运动类比为一单摆，B 点为单摆的平衡位置要使竖 直位置为最大位移处，由对称性即可知：悬线与竖直线的夹 角为2.,绳系小球在匀强电场和重力场的复合场中做圆周运动 的条件与在重力场中类似，只不过运动时其等效“最低”点 是 B，其等效“最高”点是与等效“最低”点 B 以 O 点为对 称的 D 点，其等效重力加速度(复合场场强)为 g，所以小 球要求能够在竖直面内做圆周运动，在等效“最高”点 D 的,图 54,整体法和隔离法,方法简介：在解答物理问题时，往往会遇到有相互作用 的两个或两个以上的物体所组成的比较复杂的系统分析和 解答这类问题时，确定研究对象是关键对系统内的物体逐 个隔离进行分析的方法称为隔离法；把整个系统作为一个对 象进行分析的方法称为整体法,隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物 体状态变化的原因以及物体间相互作用关系分析清楚，能把 物体在系统内与其他物体相互作用的内力转化为物体所受,的外力，以便应用牛顿第二定律进行求解；缺点是涉及的因 素多，比较繁杂,整体法的优点是只需分析整个系统与外界的关系，避开 了系统内部繁杂的相互作用，更简洁地展现出物理量间的关 系；缺点是无法讨论系统内部的情况,一般地说，对于不要求讨论系统内部情况的，首选整体 法，解题过程简明、快捷；要讨论系统内部情况的，必须运 用隔离法实际应用中，隔离法和整体法往往需要交替使用,【例 4】如图 717 所示，质量为 M 的框架放在水平 地面上，一个轻质弹簧固定在框架上，下端拴一个质量为 m 的小球当小球上下振动时，框架始终没有跳起，在框架对,),地面的压力为零的瞬间，小球加速度大小为( 图 717,解析：解法一：分别以框架和小球为研究对象，当框架,对地面的压力为零时作受力分析如图 55 所示,图 55,对框架：FMg,对小球：mgFma,所以 a(Mm)g/m.方向向下,解法二：以框架和小球整体为研究对象，框架和小球所 受的重力为(Mm)g，框架对地的高度不变，其加速度为零， 故合外力提供小球做加速运动所需的外力，对系统由牛顿第 二定律有：(Mm)gma.,答案：D,3有一个直角支架 AOB，AO 水平放置，表面粗糙， OB 竖直向下，表面光滑，AO 上套有小环 P，OB 上套有小 环 Q，两环质量均为 m，两环间有一根质量可忽略、不可伸 长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图 718 所示，现 将 P 环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动 后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO 杆对 P 环的支,持力 FT 和细绳上的拉力 FN 的变化情况是(,),图 718,AFN 不变，FT 变大 BFN 不变，FT 变小 CFN 变大，FT 变大 DFN 变大，TT 变小,解析：先用隔离法，对环 Q：因 OB 杆光滑，故细绳拉 力 FT 的竖直分量等于环的重力，当 P 环向左移动一小段时， 细绳与竖直方向的夹角变小，故细绳的拉力 FT 变小 再用整体法，对两环和细绳构成的系统：竖直方向只受 到OA 杆的支持力FN 和两环的重力，故在P 环向左移动一小 段距离后，FN 保持不变，故应选 B.,答案：B,点评：(1)绳的拉力还可用极端法分析，当 P 环移到最左 端 O 时，FT 最小，FTmg.当环移到细绳接近于水平时，FT 趋于无穷大，故知，环 P 向左移动，FT 变小,(2)还可以隔离环 P，分析其受到的摩擦力的变化情况， P 环左移，FT 变小，细绳与 OA 的夹角变大，故 FT 的水平分 量变小，P 环的静摩擦力变小,4(双选)如图 719 所示，叠放的 a、b、c 三块粗糙 物块，其上面的接触处均有摩擦，但摩擦系数不同，当 b 物 体受到一水平力 F 作用时，a 和 c 随 b 保持相对静止，做向,右的加速运动，此时(,),Aa 对 c 的摩擦力的方向向右 Bb 对 a 的摩擦力的方向向右,Ca 对 b、a 对 c 的摩擦力大小相等,图 719,D桌面对 c 的摩擦力大于 a、b 间的摩擦力,解析：本题考查运动学与动力学结合问题及“整体法”与 “隔离法”的综合应用根据物体的运动情况判断物体的受力 情况，