淺談假設(shè)法在物理學(xué)中的應(yīng)用

方志強(qiáng)

摘要：只要題中出現(xiàn)幾中物理情景，而我們又不知道此題的結(jié)果屬于那種時(shí)，都可以用假設(shè)法進(jìn)行分析。熟練的應(yīng)用假設(shè)法，掌握假設(shè)思想，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，開拓學(xué)生思維，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)有重要的作用。

關(guān)鍵詞：假設(shè)法;解題方法;假定條件;拓展思路

假設(shè)法是解決物理問題的一種重要方法，采用假設(shè)法解題時(shí)，我們沒有必要對(duì)物體具體情況進(jìn)行判斷，只需對(duì)可能情況進(jìn)行假設(shè)，看得出結(jié)果與實(shí)際情況是否相符，從而判斷假設(shè)的對(duì)錯(cuò)，這樣解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，合乎邏輯，而且可以拓展思路。

一、假設(shè)法在力學(xué)中的應(yīng)用

在力學(xué)中常常需要判斷某力是否存在，以及它的大小和方向，如果用假設(shè)法來(lái)判斷常常使問題簡(jiǎn)化，起到化繁為簡(jiǎn)的作用。

例1.如圖所示，有一小球放在光滑水平面AC上，并和光滑斜面AB接觸，小球靜止，試分析小球所受的彈力。

分析：通過對(duì)小球分析可知，能對(duì)小球產(chǎn)生彈力就AB和AC兩個(gè)面，可用假設(shè)法分析這兩個(gè)面對(duì)小球有無(wú)彈力，假設(shè)AC面沒有彈力小球在重力作用下將向下運(yùn)動(dòng)，即AC面肯定存在彈力。假設(shè)AB面也存在彈力，對(duì)小球受力分析如圖所示，小球所受的合力不能為零因此小球不能保持靜止，所以AB面對(duì)小球沒有彈力作用，小球只受AC面的彈力。

例2.一根長(zhǎng)的輕桿，其一端固定一個(gè)質(zhì)量為 的小球，小球可繞桿的另一個(gè)端點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，已知小球經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度，求此時(shí)小球?qū)U的彈力大小和方向。（）

分析：在最高點(diǎn)時(shí)桿可以對(duì)小球提供支持力或者拉力，要想確定彈力的方向可以用假設(shè)法，如假設(shè)提供給小球拉力，對(duì)小球受力分析如圖所示，規(guī)定向下為正方向，對(duì)小球列向心力公式：

代入數(shù)據(jù)可得：

負(fù)號(hào)表示桿對(duì)小球的力方向向上，根據(jù)牛頓第三定律小球?qū)U的彈力方向向下。

二、假設(shè)法在電磁學(xué)中的應(yīng)用

電磁學(xué)中經(jīng)常需要判斷帶電粒子是否受重力以及帶電粒子帶什么性質(zhì)的電，通常采用假設(shè)法進(jìn)行判斷。

例3.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒以速度v與磁場(chǎng)垂直且與電場(chǎng)成 ?角射入復(fù)合場(chǎng)中，恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

分析：題中沒有說(shuō)明考慮不考慮微粒的重力，可以用假設(shè)法判斷，由帶電微粒所受的洛倫茲力與速度v垂直，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線平行，微粒如圖所示進(jìn)入電磁場(chǎng)中，假設(shè)不考慮微粒的重力，微粒只受電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用合力不可能為零，微粒也不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此本題必須考慮微粒所受的重力才可使微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

題中也沒有說(shuō)明微粒帶何種電性，可以用假設(shè)法進(jìn)行判斷，假設(shè)微粒帶負(fù)電，微粒所受的電場(chǎng)力方向水平向左，洛倫茲力方向垂直速度方向斜向右下方，由力的平衡條件可知微粒所受的合力不可能為零，微粒也不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以微粒應(yīng)帶正電，對(duì)微粒受力分析如圖所示，根據(jù)平衡條件得：

豎直方向

水平方向

由以上兩個(gè)方程聯(lián)立可得：

三、假設(shè)法與臨界問題相結(jié)合

在一些涉及到臨界的問題中，有時(shí)我們不知到是否會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)可以用假設(shè)的方法進(jìn)行分析。

例4.如圖所示，一斜軌道與一豎直放置的半徑為r的半圓環(huán)軌道相連接?，F(xiàn)將一光滑小球從高度為h=2.4r的斜軌上由靜止開始釋放。試問小球脫離軌道時(shí)將做什么運(yùn)動(dòng)？

分析：此題需要判斷小球能否到半圓軌道的最高點(diǎn)，如果能到小球脫離軌道后將做平拋運(yùn)動(dòng)，如果到不了小球?qū)⒃诘阶罡唿c(diǎn)之前離開軌道做斜拋運(yùn)動(dòng)，這就需要判斷小球能否到達(dá)軌道最高點(diǎn)，可以用假設(shè)的方法，假設(shè)恰能到達(dá)軌道最高點(diǎn)，在軌道最高點(diǎn)時(shí)對(duì)小球受力分析如圖所示，只受重力即重力提供小球作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)向心力公式得出在最高點(diǎn)的速度

由機(jī)械能守恒得：

解得：所以小球到達(dá)軌道最高點(diǎn)之前將做斜拋運(yùn)動(dòng)。

總結(jié)：

假設(shè)法作為物理中重要的方法有極其廣泛的應(yīng)用，只要題中能出現(xiàn)幾種物理情景，而我們又不知道屬于那種時(shí)，都可以用假設(shè)法進(jìn)行分析。熟練的應(yīng)用假設(shè)法掌握假設(shè)思想，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，開拓學(xué)生思維，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)都有重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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