注重過(guò)程分析 培養(yǎng)綜合能力

近幾年高考理綜物理計(jì)算題，均突出考查了學(xué)生對(duì)物理過(guò)程的分析能力。這些綜合題都涉及了較復(fù)雜的物理過(guò)程，我們可采用“拆”的方法，按照物理事件發(fā)生的時(shí)間順序——過(guò)去、現(xiàn)去和將來(lái)，將復(fù)雜的物理過(guò)程拆成若干個(gè)簡(jiǎn)單的子過(guò)程，對(duì)物理過(guò)程按程序進(jìn)行分析，一步一步，一個(gè)程序一個(gè)程序地列出相關(guān)的式子，就可以把問(wèn)題解決。在平時(shí)的教學(xué)和迎考復(fù)習(xí)中，一定要培養(yǎng)學(xué)生分析物理過(guò)程的解題習(xí)慣，注重物理的過(guò)程分析，以培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。

1 高中物理教學(xué)中涉及的基本物理過(guò)程

在中學(xué)階段所涉及的物理過(guò)程很多，我們要重視對(duì)基本物理過(guò)程的分析，因?yàn)槊恳环N特定的物理過(guò)程都有自己特色的解題方法。在高中物理中，力學(xué)部分涉及到的過(guò)程有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等。其中平拋運(yùn)動(dòng)是運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理，利用分解的方法進(jìn)行求解的；而圓周運(yùn)動(dòng)是通過(guò)受力分析，求出向心力，列出“供需平衡”的方程F=mv²/r，不同運(yùn)動(dòng)的形式有對(duì)應(yīng)不同的解題方法。熱學(xué)中的變化過(guò)程主要是溫度、體積、壓強(qiáng)之間的關(guān)系，根據(jù)熱力學(xué)第一定律和三個(gè)參量之間的關(guān)系進(jìn)行分析與推理。電學(xué)中的變化過(guò)程主要有電容器的充電與放電，電磁振蕩等。以上的這些基本過(guò)程都是非常重要的，在平時(shí)的教學(xué)中都必須進(jìn)行認(rèn)真的演示與分析，掌握每個(gè)過(guò)程的特點(diǎn)和每個(gè)過(guò)程遵循的基本的規(guī)律。

除了這些物理過(guò)程外還有兩類重要的過(guò)程，一是碰撞過(guò)程，另一類是先變加速最終勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程（如恒定功率汽車(chē)的起動(dòng)問(wèn)題）。碰撞過(guò)程是一個(gè)短暫的瞬間過(guò)程，平常我們稱之為“咔嚓”過(guò)程，在這個(gè)瞬間的過(guò)程中只有直接相互碰撞的物體之間才會(huì)發(fā)生力、速度、加速度的變化，在利用動(dòng)量守恒定律解題時(shí)一定要注意分析是短暫作用過(guò)程還是持續(xù)作用過(guò)程，短暫的作用過(guò)程往往有大量的機(jī)械能損失。

例1 光滑的水平面上，用彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A、B兩物塊都以V₀=6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)，質(zhì)量為4kg的物塊C靜止在前方，如圖1所示。B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng)，在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的彈性勢(shì)能的最大值為多少？此時(shí)物塊A的速度多少？

分析與解 本題涉及短暫作用過(guò)程和持續(xù)作用過(guò)程，是一個(gè)“三體二次作用”問(wèn)題?！叭w”為A、B、C三物塊，“二次作用”過(guò)程為第一次是B、C二物塊發(fā)生短暫作用過(guò)程，而A不參加，這過(guò)程動(dòng)量守恒而機(jī)械能不守恒；第二次是B、C二物塊作為一整體與A物塊發(fā)生持續(xù)作用過(guò)程，這過(guò)程動(dòng)量守恒機(jī)械能也守恒。

對(duì)于第一次B、C二物塊發(fā)生短時(shí)作用過(guò)程，設(shè)B、C二物塊發(fā)生短時(shí)作用后的共同速度為V_BC，則據(jù)動(dòng)量守恒定律得：

由以上各式可得彈簧的彈性勢(shì)能最大為EP=12J，此時(shí)物塊A的速度V=3m/s。

2 注重過(guò)程分析培養(yǎng)綜合能力

在分析物理過(guò)程時(shí)要注意物理過(guò)程的階段性、聯(lián)系性與規(guī)律性。階段性——將題目涉及的整個(gè)過(guò)程適當(dāng)?shù)貏澐譃槿舾呻A段；聯(lián)系性——找出各個(gè)階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來(lái)的，找出各個(gè)階段的鏈接點(diǎn)；規(guī)律性——明確每個(gè)階段遵循什么物理規(guī)律。下面就具體介紹幾種分析物理過(guò)程的方法。

2.1 用“慢鏡頭”方式分析物理過(guò)程

在輔導(dǎo)學(xué)生時(shí)，發(fā)現(xiàn)有許多學(xué)生對(duì)不太容易把握的較快的物理過(guò)程的分析時(shí)，常采用“簡(jiǎn)化”的方法，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤，學(xué)生之所以采用“簡(jiǎn)化”策略，主要原因?yàn)椋海?）學(xué)生對(duì)快速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程不能仔細(xì)觀察，沒(méi)有形成清晰的視覺(jué)表象（2）教師上課對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析速度遠(yuǎn)快于學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的構(gòu)思與想象速度。因此在教學(xué)中應(yīng)采用“慢鏡頭”式的過(guò)程分析進(jìn)行示范。

2.2 用作圖的方法分析物理過(guò)程

我們發(fā)現(xiàn)用“慢鏡頭”式的方法想象、分析物理過(guò)程時(shí)，并不是所有過(guò)程學(xué)生都能想象完整，分析清楚，特別是過(guò)程比較復(fù)雜、物體個(gè)數(shù)較多的情況學(xué)生遇到的困難更大。這時(shí)我們要求學(xué)生用作圖的方法分析物理過(guò)程。作圖是一種很好的輔助分析方法，通過(guò)作圖可以理清人的思路，使各種關(guān)系形象、直觀地顯現(xiàn)出來(lái)，為進(jìn)一步想象提供了基礎(chǔ)，形象化是一種重要的思維技巧。

2.3 通過(guò)轉(zhuǎn)化物理情境分析物理過(guò)程

學(xué)生對(duì)不太熟悉的物理現(xiàn)象與物理過(guò)程常常很難想象與分析，例如對(duì)宇宙飛船的各種物理現(xiàn)象與過(guò)程分析時(shí)常常出錯(cuò)，這時(shí)我們就啟發(fā)學(xué)生通過(guò)轉(zhuǎn)化來(lái)幫助分析，宇宙飛船中的完全失重狀態(tài)轉(zhuǎn)化為地面附近的自由落體，轉(zhuǎn)化也是分析過(guò)程時(shí)的一種重要思維技巧。2004年高考理綜試題中的第23題，要求考生能運(yùn)用類比和遷移的能力，將“火星”上的物理問(wèn)題“遷移”到地球上進(jìn)行遷移解決。2006年高考理綜試題中的第16題，第一宇宙速度是繞某星球表面運(yùn)行時(shí)衛(wèi)星的速度，此題要求學(xué)生能夠?qū)⒌厍蛏系牡谝挥钪嫠俣冗w移到月球上的第一宇宙速度，它們遵循共同的規(guī)律，即萬(wàn)有引力全部用來(lái)提供向必力。

2.4 定性分析與定量分析相結(jié)合分析物理過(guò)程

在學(xué)生學(xué)習(xí)物理過(guò)程，不對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行分析，盲目地套數(shù)學(xué)公式的做法是錯(cuò)誤的。反之，只對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行定性分析，不對(duì)其進(jìn)行定量分析有時(shí)也得不出正確的結(jié)論。應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)模型和公式也是思維的一個(gè)重要技巧，運(yùn)用定性分析與定量分析相結(jié)合來(lái)分析物理過(guò)程。

例2 如圖2所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時(shí)存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.57T。小球1帶正電，其電量與質(zhì)量之比q₁/m₁=4C/kg，所受重力與電場(chǎng)力的大小相等;小球2不帶電，靜止放置于固定的水平懸空支架上。小球向右以v₀=23.59m/s的水平速度與小球2正碰，碰后經(jīng)過(guò)0.75s再次相碰。設(shè)碰撞前后兩小球帶電情況不發(fā)生改變，且始終保持在同一豎直平面內(nèi)。（取g=10m/s²)

問(wèn)(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小是多少？

(2)兩小球的質(zhì)量之比m₂/m₁是多少？

分析與求解 此題涉及兩個(gè)物體的受力分析與運(yùn)動(dòng)分析，我們可以按照物理事件發(fā)生時(shí)間的順序進(jìn)行程序化解題。小球1、2先發(fā)生碰撞，碰時(shí)系統(tǒng)水平動(dòng)量守恒，碰后小球1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小球2作平拋運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)0.75s兩小球再次相遇。該題是典型的程序題，破題的方法就是按照物理過(guò)程發(fā)生的順序解題。具體解法如下：

(1)小球1所受的重力與電場(chǎng)力始終平衡m₁g=q₁E 解得E=2.5N/C

(2) 兩小球第一次碰撞前后動(dòng)量守恒，以水平向右為正方向m₁v₀=-m₁v₁+m₂v₂

綜上所述，在平時(shí)的物理教學(xué)過(guò)程中教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理過(guò)程的分析，重在“過(guò)程”的剖析，按照物理事件發(fā)生的子過(guò)程進(jìn)行程序化解題。對(duì)物理過(guò)程的分析，就是將一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程經(jīng)過(guò)人腦的思維整理，分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的有規(guī)律的子過(guò)程，并找出幾個(gè)子過(guò)程之間的相互聯(lián)系和制約條件。通過(guò)這種分析，應(yīng)使學(xué)生能在頭腦里形成一個(gè)生動(dòng)而清晰的物理情景，找到解決問(wèn)題的簡(jiǎn)捷方法。對(duì)物理過(guò)程的分析，其本身也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力、提高綜合分析問(wèn)題能力的有效途徑。