物理問題中常見的幾種處理方法

【摘 要】在高中各科目中，物理是相對較難學習的學科，學過高中物理的大部分同學，特別是物理成績中差等的同學，總有這樣的感覺：“上課聽得懂，聽得清，就是在課下做題時不會”這是個普遍的問題，也是值得物理教師和同學們認真研究的問題。本文介紹物理學習中出現(xiàn)的問題的常見的幾種學習方法。

【關鍵詞】整體法與隔離法 圖象法 微元法 等效法

在運用物理知識解決實際問題的過程中，人們逐步積累和形成了物理學中處理問題的方法，在物理教學中，我們一定要使學生逐步領會和掌握這些方法。下面介紹在高中物理中常用的處理問題的幾種方法：

1.整體法與隔離法

在物理中通常用整體法與隔離法處理簡單的連結體問題，把所研究的對象作為一個整體來處理的方法是整體法。采用整體法就是從整體上對物體進行分析，不去考慮物體間的相互作用。采用整體法可以避免對事物內(nèi)部進行復雜的討論。在不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時應優(yōu)先考慮運用整體法，其優(yōu)點是研究對象少，求解過程往往簡單而巧妙。而隔離法是指將系統(tǒng)中的一個物體隔離出來進行研究，把系統(tǒng)的內(nèi)力轉化為某一個物體所受的外力的方法。整體法和隔離法是重要的思想方法，實際應用時，要求靈活轉換研究對象，交替使用整體法和隔離法，以取得最簡潔的解題思路。

例題1、有一個直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，BO豎直放置，表面光滑。AO上套有小環(huán)P，BO上套有小環(huán)Q，質量均為m，兩環(huán)由一根質量可忽略、不可伸長的細繩相連，并在某一位置處于平衡狀態(tài)如圖所示，現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，當兩環(huán)再次達到平衡時，將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，AO桿對P環(huán)的支持力和細繩上的拉力T的大小變化情況各如何？

解析 ：首先通過整體分析法可知，支持力 始終不變。再轉換研究對象，隔離環(huán)Q進行分析，在豎直方向有 ，其中環(huán)P左移后，繩與豎直方向的夾角θ變小，因此T將變小。

2、圖象法

物理圖象是處理物理問題的重要手段之一，它具有直觀和形象的特點，可以直觀地將自變量和因變量之間的關系表現(xiàn)出來，應用圖象法處理問題時，要搞清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關系，即必須明確橫縱坐標物理量的物理意義，明確有關“斜率”、“面積”、“截距”等所表示的物理意義，先把具體問題抽象為一個物理模型，然后轉化為數(shù)學模型，建立函數(shù)關系，畫出圖象，進而分析問題。

在中學物理中，常見的圖象有：s—t圖像，v—t圖象，波動圖象，伏安特性關系圖象，電源的外特性圖象等等。

例題2、起重機要把停在地面上的貨物豎直提起，放到50m高度的樓頂上，若起重機豎直向上的最大加速度大小為 ，則貨物如何運動才能使貨物在最短時間內(nèi)到達樓頂？最短時間是多少？

解：首先應比較兩種運動：1、先勻加速再勻減速運動；2、先勻加速后勻速再勻減速運動，作出圖象，如圖所示，要圍成的面積相等，必須t1

對某些物理過程，如能作出對應的物理圖象，其變化規(guī)律便一目了然。根據(jù)圖象進行有關計算，一般能簡化過程，甚至得到意外的收獲。

3、微元法

微元法是分析、解決物理問題中的常用方法，也是從部分到整體的思維方法。用該方法可以使一些復雜的物理過程用我們熟悉的物理規(guī)律迅速地加以解決，在使用微元法處理問題時，需將其分解為眾多微小的“元過程”，而且每個“元過程”所遵循的規(guī)律是相同的，這樣，我們只需分析這些“元過程”，然后再將“元過程”進行必要的數(shù)學方法或物理思想處理，進而使問題得以求解。

例題3、如圖3—1所示，一個身高為h的人在燈以悟空速度v沿水平直線行走。設燈距地面高為H ，求證人影的頂端C點是做勻速直線運動。

設某一時間人經(jīng)過AB處，再經(jīng)過一微小過程Δt（Δt→0），則人由AB到達A′B′，人影頂端C點到達C′點，由于ΔSAA′= vΔt則人影頂端的移動速度：

vC = = = v

可見vc與所取時間Δt的長短無關，所以人影的頂端C點做勻速直線運動。

4、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、簡單的物理對象、物理過程、物理現(xiàn)象替代實際的、陌生的、復雜的物理對象、物理過程、物理現(xiàn)象的思想方法。合力與分力、運動的合成與分解、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)、交流電的有效值等都是等效法在物理學中的實際應用。

等效法在物理解題中也有廣泛的應用，主要有：物理模型的等效替代；物理過程的等效替代；作用效果的等效替代。

例題4、 如圖3所示，在豎直平面內(nèi)，放置一個半徑R很大的圓形光滑軌道，O為其最低點。在O點附近P處放一質量為m的滑塊，求由靜止開始滑至O點時所需的最短時間。

【點撥解疑】：滑塊做復雜的變速曲線運動，故用牛頓定律、動量定理等方法都難以求解。但只要我們分析透滑塊的受力、運動特征，就會自覺地把滑塊等效為單擺的運動，這樣，我們便可迅速地求出滑塊從P點到O點的最短時間為

則。

由此可知，等效法是在效果相同的條件下，將復雜的狀態(tài)或運動過程合理地轉化成簡單的狀態(tài)或過程的一種思維方法。

在中學物理練習中，經(jīng)常需要運用等效法處理問題。我們應當有意識地訓練學生，使他們掌握這種處理問題的方法。

除了上述幾種方法外，像分析-綜合法、臨界分析法、反證法、近似處理法等等，也是在中學物理中常用的處理問題的方法，在平時教學過程中，應逐步教給學生，同時引導學生思考和總結，這樣才有利于學生處理物理問題，真正做到舉一反三的效果。

參考文獻

[1]閻金鐸，田世昆.《中學物理教學概論》 高等教育出版社，1999年

[2]許國梁 《中學物理教材教法》 江蘇教育出版社，1985年

[3]劉強 《徹底復習—高考物理》 九州出版社 2005年5月

[4]高峰 《高考熱點專題縱橫（物理）》 北京教育出版社 2002年11月