試論微元法在高中物理解題中的應(yīng)用

杜世興

(山東省濱州實(shí)驗(yàn)中學(xué) 2016級(jí)10班 256606)

物理學(xué)科，是高中知識(shí)框架中的主導(dǎo)部分，它能夠培養(yǎng)我們理性認(rèn)知思維，能夠幫助我們形成體系化、更加準(zhǔn)確的解題視角.由此，想要在高考中取得較好的物理成績(jī)，就必須準(zhǔn)確把握高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)的策略.

一、微元法概述

微元法，是指高中物理知識(shí)運(yùn)用時(shí)，可通過(guò)設(shè)定多個(gè)有限元，將題干中的量都表示出來(lái)，然后再依據(jù)題干，將許多不同量均轉(zhuǎn)換為同一個(gè)量，以達(dá)到有效分析題干問(wèn)題的目的.

二、微元法在高中物理解題中的應(yīng)用

1.電力類(lèi)習(xí)題分析中應(yīng)用

電力類(lèi)習(xí)題，是微元法最長(zhǎng)應(yīng)用的一類(lèi).一般來(lái)說(shuō)，電力習(xí)題中主要包括電力內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題、外部分析轉(zhuǎn)換兩部分.我們借助微元法，分析該類(lèi)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意微元法應(yīng)用中的變化量，并合理融合物理學(xué)相關(guān)知識(shí)，才能夠達(dá)到高中物理習(xí)題合理解答的目的.

例如；某線路中導(dǎo)體處于水平放置，且電路兩端電阻均存在金屬導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌之間的間距為L(zhǎng)，此時(shí)，線路中導(dǎo)體棒隨著線路電力變化而變化，既包括垂直平面力，也包括水平方向受力，求此時(shí)導(dǎo)體兩端線路中導(dǎo)體棒總體位移距離？運(yùn)用微元法解答本題時(shí)，可應(yīng)用牛頓第二定律，對(duì)導(dǎo)線兩端的電流傳輸作用力進(jìn)行分析，再確定其受力大小，與導(dǎo)體棒為位移距離之間的關(guān)系.同時(shí)，選取題干中微元法應(yīng)用的微元量，變量1為微元平均速度，變量2電流瞬時(shí)傳輸速率，與導(dǎo)電棒位移距離之間的關(guān)系.變量3為導(dǎo)電棒所能承受的最大電力值.然后將三個(gè)變量均轉(zhuǎn)換為變量2.最后列出與變量條件相互符合的計(jì)算公式，即可得到實(shí)現(xiàn)對(duì)高中物理電力部分習(xí)題分析，解題過(guò)程中微元法的應(yīng)用與探究.由此來(lái)說(shuō)，微元法在高中物理電力習(xí)題分析中的應(yīng)用，需在把握物理基本知識(shí)基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)將微元法中“元”量的合理整合.

2.微元法在勻速變量中的應(yīng)用

運(yùn)用微元法分析問(wèn)題時(shí)，它能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為多個(gè)小問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)中各個(gè)元素之間關(guān)系的清晰梳理.由此，結(jié)合微元法，尋求高中物理習(xí)題的解題過(guò)程，是我們?cè)诂F(xiàn)有物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，以靈活、簡(jiǎn)單的分析方法，解決物理習(xí)題中的難題.尤其是遇到物理中運(yùn)動(dòng)變量問(wèn)題時(shí)，微元法的運(yùn)用，就能夠?qū)崿F(xiàn)事半功倍的效果.

例如：某區(qū)域間距為L(zhǎng)，且該區(qū)域終端擁有兩條相互平行的軌道，其軌道之間的夾角為γ，若導(dǎo)軌表面的摩擦可忽略不計(jì)，場(chǎng)強(qiáng)為B，且兩條平行軌道的質(zhì)量為M，導(dǎo)軌以加速度垂直，分析小球B穿過(guò)第一個(gè)區(qū)域時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)速率；求小球穿過(guò)第二磁場(chǎng)時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)速率.

針對(duì)題干中提到的內(nèi)容，我們對(duì)小球運(yùn)動(dòng)速率分析時(shí)，應(yīng)結(jié)合該區(qū)域常見(jiàn)間距的空間距離，設(shè)定有磁場(chǎng)時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)手干擾情況；無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)的速率變化情況.這樣目標(biāo)性分析過(guò)程，保障了小球在第一磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)外部干擾條件.然后再進(jìn)一步結(jié)合小球運(yùn)動(dòng)時(shí)，垂直重力對(duì)小球速率的影響.最后將這些分析條件都整合為同一變量，小球速率變化的條件，并計(jì)算出結(jié)果，按照實(shí)際情況取舍結(jié)果即可.

結(jié)合以上案例中提到的，小球運(yùn)動(dòng)速率計(jì)算過(guò)程，是以問(wèn)題為突破口，將微元法中的“元”直接融合在習(xí)題解答過(guò)程.這種問(wèn)題分析過(guò)程，能夠以更清晰的解題思路，對(duì)高中物理知識(shí)分析進(jìn)行解析，從而也就達(dá)到了高中物理習(xí)題目標(biāo)性解答的目的了.

3.非勻速變量分析中應(yīng)用

非變量分析，一般無(wú)法按照物體一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律解答問(wèn)題，但我們?cè)诜治鲈擃?lèi)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常會(huì)假定其運(yùn)動(dòng)勻速，先判定它是否成立，進(jìn)而再逐步計(jì)算運(yùn)動(dòng)物體在各部分運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，雖然也能夠解題，但解題速率相對(duì)較慢.運(yùn)用微元法分析這類(lèi)題目時(shí)，可直接將費(fèi)勻速運(yùn)動(dòng)題干中，多個(gè)量均設(shè)出來(lái)，再?gòu)牧?xí)題題干的求解內(nèi)容中，分析相應(yīng)習(xí)題中的核心變化量，待題干中所有條件均確定后，運(yùn)用核心變化量將其他“元”置換出來(lái)，就能夠達(dá)到合理分析物理習(xí)題主要內(nèi)容的目的了.由此來(lái)說(shuō)，微元法在高中物理解題中的應(yīng)用，是結(jié)合物理習(xí)題題干內(nèi)容靈活進(jìn)行定量探究.

4.能量守恒分析中運(yùn)用

能量守恒習(xí)題出題規(guī)律總結(jié)來(lái)說(shuō)，能量守恒中多樣性要素把握，是能量守恒類(lèi)物理習(xí)題的主要形式.為了準(zhǔn)確把握物理習(xí)題中能量守恒條件，可通過(guò)微元法，確定題干中能量守恒條件的全面分析，即借助微元法，對(duì)物理題干中的信息都列舉出來(lái)，然后逐一對(duì)應(yīng)物理學(xué)中質(zhì)量守恒定律條件.

舉例來(lái)說(shuō)，一根質(zhì)地均勻的鏈條，從懸掛在天花板的正中央，且鏈條垂直線下部分剛好與地面接觸.若將天花板一端放開(kāi)，則鏈條會(huì)自由墜落.鏈條下落時(shí)，鏈條對(duì)地面的作用力，等于已落在地板上的鏈條重力的5倍，切F=5mg.證明：鏈條落地一瞬間對(duì)地面的沖力大小，且與鏈條自由落地的速率之間是否存在著關(guān)聯(lián).若運(yùn)用微元法分析問(wèn)題時(shí)，可依據(jù)動(dòng)量定理、質(zhì)量定理，對(duì)地板受到的沖力進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到質(zhì)地均勻的鏈條質(zhì)量守恒轉(zhuǎn)化的微元分析條件、物體墜落時(shí)所受到的重力情況，然后將兩者中重合部分相互取代，就能夠得到物理力學(xué)分析的最終結(jié)果.

5.物理習(xí)題中近似關(guān)系運(yùn)用

物理系統(tǒng)中近似關(guān)系分析，主要是指物理習(xí)題中角度計(jì)算、速率計(jì)算等環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換過(guò)程中的近似值處理.若我們進(jìn)行物理習(xí)題問(wèn)題分析時(shí)，直接運(yùn)用結(jié)構(gòu)處理策略，進(jìn)行四舍五入，最后計(jì)算結(jié)果很容易出現(xiàn)1-2位數(shù)值的誤差.此時(shí)，運(yùn)用微元法進(jìn)行物理習(xí)題計(jì)算，可分別應(yīng)用未知數(shù)將其表示出來(lái)，然后再依據(jù)物理習(xí)題中的相關(guān)條件，最后進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的取舍保留.微元法在高中物理近似值計(jì)算方面的分析，是全面結(jié)合物理習(xí)題分析要點(diǎn)，實(shí)行相應(yīng)的高中物理習(xí)題綜合處理，從而有效避免了高中物理問(wèn)題處理時(shí)，計(jì)算結(jié)錯(cuò)誤丟分的問(wèn)題.

綜上所述，試論微元法在高中物理解題中的應(yīng)用，是提升高中物理解題速率，提升學(xué)科解題速率的主要方法.在此基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮微元法在實(shí)際中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)把握電力類(lèi)習(xí)題分析中應(yīng)用、微元法在勻速變量中的應(yīng)用、非勻速變量分析中應(yīng)用三方面要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高中物理知識(shí)的高效率學(xué)習(xí).