2011年高考物理考前指導(dǎo)：方法篇

2011年高考物理考前指導(dǎo)：方法篇

 整體法和隔離法．在解答物理問(wèn)題時(shí)，往往會(huì)遇到有相互作用的兩個(gè)物體或兩個(gè)以上的物體所組成的比較復(fù)雜的系統(tǒng)，分析和解答這類問(wèn)題。確定研究對(duì)象是突鍵，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物休逐個(gè)隔離進(jìn)行分析的方法稱為隔離法；把整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)對(duì)象進(jìn)行分析的方法稱為整體。隔離物體法的優(yōu)點(diǎn)在于能把系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體狀態(tài)的變化的原因以及物體間相互作用關(guān)系分析情楚，能把物體在系統(tǒng)內(nèi)與其他物體物體相互作用的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為物體所受的外力，以便應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行求解；缺點(diǎn)是涉及的因素多比較繁雜．整體法的優(yōu)點(diǎn)是只須分析整個(gè)系統(tǒng)與外界的關(guān)系，避開(kāi)了系統(tǒng)內(nèi)部繁雜的相互作用，能更簡(jiǎn)潔、更本質(zhì)的展現(xiàn)出物理量間的關(guān)系．缺點(diǎn)是無(wú)法討論系統(tǒng)內(nèi)部的情況。一般的說(shuō)，對(duì)于不要求討論系統(tǒng)內(nèi)部情況的，首選整體法，解題過(guò)程簡(jiǎn)明、快捷；要討論系統(tǒng)內(nèi)部情況的，必須運(yùn)用隔離法，實(shí)際應(yīng)用中，隔離法和整體法往往同時(shí)交替使用。

等效法．等效法就是在保證某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、簡(jiǎn)單的物理對(duì)象、物理過(guò)程、物理現(xiàn)象替代實(shí)際的、陌生的、復(fù)雜的物理對(duì)象、物理過(guò)程、物理現(xiàn)象的思想方法．合力與分力、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)、交變電流的有效值等都是等效法在物理學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用；等效法在物理解題中也有廣泛的應(yīng)用，主要有：物理模型的等效替代；物理過(guò)程的等效替代；作用效果的等效替代，在應(yīng)用等效法解題時(shí)，應(yīng)知道兩個(gè)事物的等效不是全方位的，只是局部的、特定的、某一方面的等效，因此在具體的問(wèn)題中必須明確哪一方面等效，這樣才能把握住等效的條件和范圍二

對(duì)稱法．自然界和自然科學(xué)中，普遍存在著優(yōu)美和諧的對(duì)稱現(xiàn)象．對(duì)稱性就是事物在變化時(shí)存在的某種不變性。物理中對(duì)稱現(xiàn)象比比皆是，對(duì)稱的結(jié)構(gòu)、對(duì)稱的作用、對(duì)稱的電路、對(duì)稱的物和像等等。一般情況下對(duì)稱表現(xiàn)為研究對(duì)象在結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性、物理過(guò)程在時(shí)間上和空間上的對(duì)稱性、物理量在分布上的對(duì)稱性及作用效果的對(duì)稱性等，利用對(duì)稱性解題有時(shí)能一眼看出答案，大大簡(jiǎn)化解題步驟．從科學(xué)思維方法的角度來(lái)講，對(duì)稱性最突出的功能是啟迪和培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維能力．用對(duì)稱性解題的關(guān)鍵是敏銳地看出并抓住事物在某一方面的對(duì)稱性，這些對(duì)稱性往往就是通胳案的捷徑。

臨界和極值問(wèn)題，在中學(xué)物理問(wèn)題中，有一類問(wèn)題具有這樣的特點(diǎn)，如果從題中給出的條件出發(fā)，需經(jīng)過(guò)較復(fù)雜的計(jì)算才能得到結(jié)果的一般形式，但這種形式常因條件不足，使得結(jié)果難以確定，若我們采用極限思維的方法，將其變化過(guò)程引向極端的情況，就能把比較隱蔽的條件或臨界現(xiàn)象暴露出來(lái)，從而有助于結(jié)論的迅速取得．這為我們解題提供了另一條通道。

求解極值問(wèn)題的方法從大的角度可分為物理方法和數(shù)學(xué)方法．物理方法包括（1）利用臨界條件求極值（2）利用問(wèn)題的邊界條件求極值；（3）利用矢量圖求極值．?dāng)?shù)學(xué)方法包括（1）用三角函數(shù)關(guān)系求極值；（2）用二次方程的判別式求極值；（3）用不等式的性質(zhì)求極值，一般而言，用物理方法求極值直觀、形象，對(duì)構(gòu)建模型及動(dòng)態(tài)分析等方面的能力要求較高，而用數(shù)學(xué)方法求極值思路嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)數(shù)學(xué)能力要求較高．若將二者予以融合，則將相得益彰，對(duì)增強(qiáng)解題能力大有裨益．

a ．追及與相遇中的臨界問(wèn)題

追及和相遇問(wèn)題主要涉及在同一直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，所應(yīng)用的規(guī)律是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律．

 追及、相遇問(wèn)題常常涉及到臨界問(wèn)題，分析臨界狀態(tài)，找出臨界條件是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵．速度相等是物體恰能追上或恰不相碰、或間距最大或最小的臨界條件．

在兩物體在同一直線上的追及、相遇或避免碰撞問(wèn)題中關(guān)鍵的條件是：兩物體能否同時(shí)到達(dá)空間某位置．因此應(yīng)分別對(duì)兩物體研究，列出位移方程，然后利用時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系解出。

解答追及、相遇問(wèn)題時(shí)要特別注意明確兩物體的位移關(guān)系、時(shí)間關(guān)系，速度關(guān)系，這些關(guān)系是我們根據(jù)相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程的依據(jù)．

解題方法指導(dǎo)：

（1）解“追及”和‘相遇”問(wèn)題的思路：

解“追及”和“相遇”問(wèn)題大致分為兩種方法，即數(shù)學(xué)方法和物理方法．求解過(guò)程中可以有不同的思路，例如考慮圖象法等等．

解題的基本思路是： ① 根據(jù)對(duì)兩物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析，：畫出物體的運(yùn)動(dòng)示意圖； ② 根據(jù)兩物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，分別列出兩個(gè)物體的位移方程，注意要將兩物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系反映在方程中； ③ 由運(yùn)動(dòng)示意圖找出兩物體位移間關(guān)聯(lián)方程； ④ 聯(lián)立方程求解．

運(yùn)動(dòng)物體的追趕、相遇問(wèn)題，一般解法較多：解析法、圖象法、極值法等．應(yīng)適當(dāng)?shù)刈鲂┮活}多解的練習(xí)，以開(kāi)啟思路，培養(yǎng)發(fā)散思維的能力．但平時(shí)訓(xùn)練仍應(yīng)以物理意義突出的解析法為主．通過(guò)適當(dāng)?shù)木毩?xí)后，總結(jié)一下追趕、相遇、避碰問(wèn)題的特點(diǎn)、分析方法，特別是對(duì)其中所涉及的“相距最遠(yuǎn)”、“相距最近”、“恰好不相碰”等臨界問(wèn)題，應(yīng)在思考的基礎(chǔ)上總結(jié)出臨界狀態(tài)的特點(diǎn)，找出臨界條件．

（2）分析“追及”“相遇”問(wèn)題應(yīng)注意：

 ① 分析“追及”“相遇”問(wèn)題時(shí)，一定要抓住一個(gè)條件，兩個(gè)關(guān)系：一個(gè)條件是兩物體的速度滿足的臨界條件，如“兩物體距離最大、最小，恰好追上或恰好追不上等”．兩個(gè)關(guān)系是時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系．其中通過(guò)畫草圖找到兩物體位移之間的數(shù)量關(guān)系，是解題的突破口，也是解題常用方法．因此，在學(xué)習(xí)中一定要養(yǎng)成畫草圖分析問(wèn)題的良好習(xí)慣，對(duì)幫助我們理解題意，啟迪思維大有裨益．

養(yǎng)成根據(jù)題意畫出物體運(yùn)動(dòng)示意圖的習(xí)慣．特別對(duì)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，畫出草圖可使運(yùn)動(dòng)過(guò)程直觀，物理圖景清晰，便于分析研究．

② 分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，搞清整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)換可分為哪幾個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，各個(gè)階段遵循什么規(guī)律，各個(gè)階段間存在什么聯(lián)系．特別是，若被追趕的物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，一定要注意追上前該物體是否停止運(yùn)動(dòng)．

 ③ 仔細(xì)審題，注意抓住題目中的關(guān)鍵字眼，充分挖掘題目的隱合條件，如“剛好”、“恰巧”、“最多”、“至少”等．往往對(duì)應(yīng)一個(gè)臨界狀態(tài)，由此找出滿足相應(yīng)的臨界條件．

 ④ 關(guān)于直線運(yùn)動(dòng)的公式較多，且公式間有相互聯(lián)系，因此，題日常可一題多解．解題時(shí)要思路開(kāi)闊，聯(lián)想比較，篩選最簡(jiǎn)捷的解題方案．解題時(shí)除采用常規(guī)的公式解析法外，圖象法、比例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)換法（如將一勻減速直線運(yùn)動(dòng)視為反向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)）等，也是解題中常用的方法．

 b ．物體平衡中的臨界和極值問(wèn)題

物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題中，常涉及到什么時(shí)候受力“最大”或“最小”，哪根繩先斷等問(wèn)題．

解題方法指導(dǎo)：

研究平衡物體的臨界和極值問(wèn)題有兩種方法：

 1 ．解析法：根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值．通常我們會(huì)用到的數(shù)學(xué)知識(shí)有：二次函數(shù)極值、均分定理求極值、討論分式極值、三角函數(shù)極值以及幾何法求極值；

2 ．圖解法：根據(jù)物休的平衡條件作出力的矢量圖，如只受三個(gè)力，則這三個(gè)力即組成一個(gè)矢量三角形，然后根據(jù)圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值和最小值．這種方法比較簡(jiǎn)便，而且很直觀．

例．如圖 1 所示，質(zhì)量為 m 的物體，置于水平長(zhǎng)木板上，物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，現(xiàn)將長(zhǎng)木板的一端緩慢抬起，要使物體始終保持靜止，木板與水平地面間的夾角不能超過(guò)多少？設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．

c ．動(dòng)力學(xué)中的臨界和極值問(wèn)題

解決動(dòng)力學(xué)中的臨界和極值問(wèn)題，重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過(guò)程，從而找出臨界條件或達(dá)到極值的條件，要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況．動(dòng)力學(xué)中的臨界和極值是物理中的常見(jiàn)題型，同學(xué)們?cè)趯W(xué)過(guò)的必修 1 中勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、共點(diǎn)力平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律中都涉及到臨界和極值問(wèn)題．

在應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的加速度不同時(shí)，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞句時(shí)，往往會(huì)有臨界現(xiàn)象．此時(shí)要用極限分析法，看物體有不同加速度時(shí)，會(huì)有哪些現(xiàn)象發(fā)生，找出臨界點(diǎn)，求出臨界條件．

在解決臨界極值問(wèn)題時(shí)注意以下幾點(diǎn)： ① 臨界點(diǎn)是一個(gè)特殊的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，是物理過(guò)程發(fā)生變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，系統(tǒng)的一些物理量達(dá)到極值． ② 臨界點(diǎn)的兩側(cè)，物體的受力情況、變化規(guī)律、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一般要發(fā)生改變，能否用變化的觀點(diǎn)正確分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是求解這類題目的關(guān)鍵，而臨界點(diǎn)的確定是基礎(chǔ)． ③ 許多臨界問(wèn)題常在題目的敘述中出現(xiàn)“恰好”、“最大”、“至少”、“不脫離” … … 等詞句，對(duì)臨界問(wèn)題給出了明確的暗示，審題時(shí)只要抓住這些特定詞語(yǔ)所含的規(guī)律就能找到臨界條件． ④ 有時(shí)，某些臨界問(wèn)題中并不包含常見(jiàn)的臨界術(shù)語(yǔ)，但審題時(shí)發(fā)現(xiàn)某個(gè)物理量在變化過(guò)程中會(huì)發(fā)生突變，如運(yùn)動(dòng)中汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)類問(wèn)題，則該物理量突變時(shí)物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)． ⑤ 臨界問(wèn)題通常具有一定的隱蔽性，解題靈活性較大，審題時(shí)應(yīng)力圖還原習(xí)題的物理情景，抓住臨界狀態(tài)的特征，找到正確的解題方向． ⑥ 確定臨界點(diǎn)一般用極端分析法，即把問(wèn)題（物理過(guò)程）推到極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件．解題常用的思路用矢量法、三角函數(shù)法、一元二次方程判別式法或根據(jù)物理過(guò)程的特點(diǎn)求極值法等．

例．如圖 2 所示，木塊 A 、 B 靜止疊放在光滑水平面上， A 的質(zhì)量為 m ，B的質(zhì)量為2m，現(xiàn)施水平力F拉B， A、B 剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)一起沿水平面運(yùn)動(dòng)，若改用水平力 F ’拉 A ，使 A 、 B 也保持相對(duì)靜寡止，一起沿水平面運(yùn)動(dòng)，則F‘不得超過(guò)：

A   2F    B   F/2      Ｃ?。常啤　　　　。摹。疲?/p>

【 思維總結(jié) 】 “剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)”是摩擦力發(fā)生突變（由靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力）的臨界狀態(tài)，由此求得的最大靜摩擦力正是求解此題的突破口．

d ．圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題

e ．復(fù)合場(chǎng)中的臨界問(wèn)題

電荷在復(fù)合場(chǎng)（重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)）中的運(yùn)動(dòng)，尤其是含有臨界和極值的問(wèn)題，一直是高考的熱點(diǎn)之一，幾乎是每年必考，并且綜合性強(qiáng)，難度較大，應(yīng)引起同學(xué)們的高度重視．

解題方法指導(dǎo)：

由于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)情況多變，往往易出現(xiàn)臨界問(wèn)題，這時(shí)應(yīng)以題目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等詞語(yǔ)為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其他方程聯(lián)立求解

靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問(wèn)題的關(guān)鍵

①     當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列方程求解。

②     當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平衡條件列方程聯(lián)立求解、。

③     當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做非勻速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用動(dòng)能定理或能量守恒定律立方程求解。

f：恒定電流中的的臨界和極值問(wèn)題

解題方法指導(dǎo)：

在處理直流電路中的極值問(wèn)題時(shí)，應(yīng)先分析電路結(jié)構(gòu)，并畫出等效電路，寫出含有變量的等效電阻或電流、電壓、功率的表達(dá)式，通過(guò)數(shù)學(xué)方法變形再結(jié)合電路的實(shí)際求出最值來(lái)．

 3 ．手感熟

以模擬訓(xùn)練和老師講評(píng)為主要形式，配以方法指導(dǎo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和良好的競(jìng)技狀態(tài)．關(guān)于訓(xùn)練，主要是做模擬卷．注意吸取每套題中的精華，在研究《考試說(shuō)明 》 的基礎(chǔ)上對(duì)題型、題量、難度力求把握到位，盡可能適應(yīng)今年高考的新變化。