一、物理模型法 模型是一種理想化的物理形態,是物理知識的一種直觀的表現。科學家做理論的研究,通常都要從“造模型”入手。利用抽象、理想化、簡化、類比等方法,把研究對象的本質特征抽象出來,構成一個概念或實物的體系。即形成模型。 構建模型,對于某些簡單的習題并不是困難,如“小球從樓頂自由落下”,即為一個質點的自由落體模型;“帶電粒子垂直進入勻強磁場”,即為質點作勻速圓周運動模型等等。但是更多的問題中,給出的現象、狀態、過程及條件并不顯而易見,隱含較深,必須通過細心的比較、分析、判斷等思維后才能構建起來。一般說來構建物理模型的途徑有四種:明確物理過程,構建準確的物理模型;挖掘隱含條件,構建物理模型;緊扣關鍵詞句,構建物理模型;抓住問題本質特征,構建物理模型。 二、物理等效的方法 等效法是把復雜的物理現象、物理過程轉化為簡單的物理現象、物理過程來研究的一種方法。在高中物理中,合力與分力、合運動與分運動、總電阻與分電阻、平均值、有效值等等,都是根據等效概念引入的。在學習的過程中,若能將此法滲透到對物理過程的分析中去,不僅可以使我們對物理問題的分析和解答變得簡捷,而且對靈活運用知識,促使知識、技能、能力的遷移,都會有很大的幫助。 舉例說明:質量為M、帶電量為+Q的小球,用長為L的絕緣線懸掛在豎直向下的勻強電場中的O點,電場強度大小為E,現把小球拉開偏角α=50,由靜止釋放,求小球到達最低點的時間。在這一題中,小球的運動可以等效成單擺的模型,我們利用類比的方法,認為小球是在勻強電場和重力場的復合場中運動,所受的等效“重力”為G`=Mg+QE,等效重力加速度為g`=g+QE/M。所以小球運動到最低點的時間是單擺運動周期的1/4。 高中物理解題中等效替代法是一種常用而典型的思想方法。力的合成與分解、平均速度、等效電路、交流電的有效值等,實際上都是一種替代的方法。我們應清醒地認識此法的優點是可以——以少代多,以簡代繁,以定代變,最終實現以易取難的目的。 三、圖象法在物理解題中的應用 圖象在中學物理中應用十分的廣泛,這是因為它具有以下的優點:能形象地表達物理規律;能直觀地描述物理過程;能鮮明地表示物理量之間的依賴關系。因此,理解圖象的意義,自覺地運用圖象分析表達物理規律,是十分必要的。 圖象法解答題目,要注意到以下幾點:⑴正確的用圖象表示物理規律;⑵巧妙地利用圖象解答物理問題;⑶利用圖象進行物理推理。 圖象法在解題中的應用十分廣泛,但在選擇題的解答中,卻最為典型:不只適用于圖象選擇題,還適用于非選擇題;不僅適用于定量的計算型選擇題,還適用于定性性的分析型選擇題。為正確、熟練地應用圖象解決物理問題,不僅要求熟悉各種物理圖象的作圖方法,掌握圖象的定義域和適用范圍,還要清楚地理解圖象中交點坐標、斜率、極值點以及坐標軸所包含面積等的物理意義。 四、物理習題中極值問題的求解方法 求解物理量的極值問題對綜合分析能力和應用數學解決物理問題的能力要求較高。它既是學習中的難點又是各種考試中的熱點。因此,有關極值問題應引起足夠的重視。下面,扼要介紹求極值的幾種常用的方法。 利用二次函數的性質求極值。對于典型的一元二次函數y=ax2+bx+c,若a>0,則當x=-b/2a時,y有極小值,為ymin=(4ac-b2)/4a,若a<0,則當x=-b/2a時,y有極大值,為ymax=(4ac-b2)/4a。 用二次函數判別式求極值、用不等式法求極值、利用三角函數法求極值、分析物理過程求極值、利用圖象法求極值等這里就不一一具體說明。 物理極值問題幾乎遍布高中物理的各個部分。求解極值的基本思路與方法。首先應根據題目情境建立一個合適的物理模型和數學方程,然后借用數學上求解極值的方法找出極值。顯然,求極值的過程尤其要注意物理約束條件對各個變量的制約關系。 五、物理解題中的近似估算法 物理估算,一般是指依據一定的物理概念和規律,運用物理方法和近似計算方法,對求物理量的數量級或物理量的取值范圍,進行大致的推算。靈活地運用物理知識對具體問題進行估算,是科學素質的重要體現。高中物理中常用的估算法主要有:常數估算法、理想模型估算法、合理近似估算法等。 物理估算題一般要求對物理量的數量級只作粗略的估算,或對所求的物理量的取值范圍進行大致的判斷,所以就使得我們在求解估算題時可以進行合理的近似。如“理想模型法”、“平均值法”、“小角度三角函數的近似值法”等,這樣,舍去了次要的因素,抓住了主要因素,往往就會使看起來復雜的問題找到了簡明的思路。 六、物理解題中的極端假設分析法 通常情況下,由于物理現象涉及的因素較多,過程變化復雜,我們往往難以洞察其變化的規律并對其作出迅速判斷。但如果用極端假設分析法,將問題推到極端狀態或極端條件下進行分析,問題有時會頓時變得明朗而簡單了。 為了清晰起見,我們可以將物理解題中的極端假設分析法分為三種類型:定性分析、定量分析和綜合分析。 極端分析法的實質是將過程的變化推到極端,使其結果變得明顯以實現對問題的快速判斷。所以,推到極端只是手段,研究過程規律才是目的。因此,用極端假設的法對問題作出判斷后,最好在對過程作一次檢驗分析,進一步查驗分析,進一步查驗結果的合理性。 在高中物理學習中,對于同一個物理問題,往往要能從不同的角度去思考和分析,采取不同的方法來解決。如果遵循一定的科學思維方法,掌握一定的解題技巧,則往往會收到事半功倍的效果。 |
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