高中物理解题物理思想方法课件.ppt
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- 高中物理 解题 物理 思想 方法 课件
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1、高中物理解题物理思想方法物理学中的思想方法很多。有:。有:图象法、等效转化图象法、等效转化法、法、极限思维方法、临界问题分析法、估算法、对极限思维方法、临界问题分析法、估算法、对称法、微元法、构建物理模型法、猜想与假设法、称法、微元法、构建物理模型法、猜想与假设法、整体和隔离法、寻找守恒量法、引入中间变量法、整体和隔离法、寻找守恒量法、引入中间变量法、控制变量法、类比分析法、统计学思想方法、逆向控制变量法、类比分析法、统计学思想方法、逆向思维法、平均值法、比例法、解析法思维法、平均值法、比例法、解析法。至于常用到的函数思想、方程思想、概率思想等,函数思想、方程思想、概率思想等,则属于数学思想,
2、不在我们讲述的范畴。则属于数学思想,不在我们讲述的范畴。物理思想方法物理思想方法物理学中的思想方法,是求解物理问题的根本所在。物理学中的思想方法,是求解物理问题的根本所在。认真研究总结物理学中的思想方法、策略技巧,并认真研究总结物理学中的思想方法、策略技巧,并能在实际解题过程中灵活应用,可收到事半功倍的能在实际解题过程中灵活应用,可收到事半功倍的效果。效果。我们重点讲十大法:我们重点讲十大法:n图形图形图象图解法图象图解法n平均思想方法平均思想方法n极限思维方法极限思维方法n等效转换(化)法等效转换(化)法n临界问题分析法临界问题分析法n猜想与假设法猜想与假设法n对称法对称法n整体和隔离法整体
3、和隔离法n寻找守恒量法寻找守恒量法n构建物理模型法构建物理模型法1图形图形/图象图解法图象图解法n图形图形/图象图解法图象图解法就是就是将物理现象或过程用图将物理现象或过程用图形形/图象表征出图象表征出后,再后,再据图形表征的特点或图据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法。尤其是图象法对于一些定性问题的求的方法。尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处。解独到好处。例例1 一大木箱放在平板车的后部,到驾驶室的一大木箱放在平板车的后部,到驾驶室的距离为距离为L=1.60m,如图所示。木箱与平板车之间,如图所示。木箱与平板车之间
4、的动摩擦因数为的动摩擦因数为=0.484。平板车以恒定的速度。平板车以恒定的速度V0=22.0m/s匀速行驶,突然驾驶员刹车,使车均匀速行驶,突然驾驶员刹车,使车均匀减速,为不让木箱撞击驾驶室,从开始刹车到车完匀减速,为不让木箱撞击驾驶室,从开始刹车到车完全停定,至少要经过多长时间?(全停定,至少要经过多长时间?(g=10m/s2)。)。解:解:木箱停止历时作速度时木箱停止历时作速度时间图象如图所示。从图知间图象如图所示。从图知1.6=又又V0=gt2 解得解得t=4.4S2)(012Vtt 例例2 在光滑的水平面上,放着两块长度相同,质量在光滑的水平面上,放着两块长度相同,质量分别为分别为M
5、1和和M2的木板,在两木板的左端各放一个的木板,在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块,如图所示。开大小、形状、质量完全相同的物块,如图所示。开始时,各物均静止。今在两物块上各作用一水平恒始时,各物均静止。今在两物块上各作用一水平恒力力F1、F2。在物块与木板分离时,两木板的速度。在物块与木板分离时,两木板的速度分别为分别为V1、V2,物块与两木板之间的动摩擦因数,物块与两木板之间的动摩擦因数相同,下列说法正确的是相同,下列说法正确的是A 若若F1=F2,M1M2,则,则V1V2 B 若若F1=F2,M1M2,则,则V1V2C 若若F1F2,M1=M2,则,则V1V2 D 若若F
6、1F2,M1=M2,则,则V1V2解析:解析:对对A选项,选项,m的加速度的加速度a相同,相同,M的加速度是的加速度是a1a2a,作图象如图作图象如图(A)所示所示.由于相对位移相等由于相对位移相等,即图象中阴影部分相等即图象中阴影部分相等,则则t2t1,进而进而V2V1.选项选项A错。错。对于对于B选项,选项,m的加速度的加速度a相同,相同,M的加速度是的加速度是aa1a2。作。作出出Vt图象如图图象如图B所示。由于相对位移相等所示。由于相对位移相等,即图象中阴影部分即图象中阴影部分相等相等,则则t2t1,进而进而V2V1.,B选项正确。选项正确。对于对于C选项,选项,M的加速度的加速度a相
7、同,相同,m的加速度是的加速度是a1a2a。作。作出出Vt图象如图图象如图(C)所示所示.因相对位移相等,则从图知因相对位移相等,则从图知t1t2。由。由于于M的加速度相同,则的加速度相同,则M的末速度为的末速度为V1V2,C选项错。选项错。对于对于D选项,选项,M的加速度的加速度a相同,相同,m的加速度是的加速度是aa1a2。作。作出出Vt图象如图图象如图(D)所示所示.因相对位移相等因相对位移相等,则从图知则从图知t1t2。由。由于于M的加速度相同,则的加速度相同,则M的末速度为的末速度为V1V2,D选项正确。选项正确。2BABvvvn解析:依题意作出物体的依题意作出物体的vt图象如图所示
8、,图线图象如图所示,图线下方所围成的面积表示物体的位移,由几何知识知下方所围成的面积表示物体的位移,由几何知识知图线图线不满足不满足AB=BC,所以只能是,所以只能是这种情况,这种情况,因为斜率表示加速度,所以因为斜率表示加速度,所以a1a2故选故选C。vAvbvc0tv2tn例例4 一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止一颗速度较大的子弹,水平击穿原来静止在光滑水平面上的木块,设木块对子弹的阻力在光滑水平面上的木块,设木块对子弹的阻力恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法中恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法中正确的是正确的是 ()nA、木块获得的动能变大木块获得的动能变大nB、木块获得的动
9、能变小、木块获得的动能变小nC、子弹穿过木块的时间变长、子弹穿过木块的时间变长nD、子弹穿过木块的时间变短、子弹穿过木块的时间变短解析:解析:子弹以速度子弹以速度v0穿透木块的过程中,子弹、木块在水平方向都受穿透木块的过程中,子弹、木块在水平方向都受恒力作用,子弹做匀减速运动,木块做匀加速运动,子弹、木块运动恒力作用,子弹做匀减速运动,木块做匀加速运动,子弹、木块运动的的 vt图如实线所示。图中分别表示子弹穿过木块的过程中木块、子弹图如实线所示。图中分别表示子弹穿过木块的过程中木块、子弹的运动图象,而图中梯形的运动图象,而图中梯形OABv0的面积表示子弹相对木块的位移即木的面积表示子弹相对木块
10、的位移即木块长块长L,当子弹入射速度增大变为,当子弹入射速度增大变为v0时,子弹、木块的运动图象便如时,子弹、木块的运动图象便如图中虚线所示,梯形图中虚线所示,梯形OABv0的面积仍等于子弹相对木块的位移即木的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长块长L,故梯形,故梯形OABv0与梯形与梯形OABv0的面积相等。由图可知,当子的面积相等。由图可知,当子弹入射速度增加时,木块获得的动能变小,子弹穿过木块的时间弹入射速度增加时,木块获得的动能变小,子弹穿过木块的时间 变短变短,所以本题的正确,所以本题的正确B、D。0V0t点评:点评:在在利用作图分析法解利用作图分析法解题时,如何能根据题意将题题时,
11、如何能根据题意将题目中抽象的文字用图象正确目中抽象的文字用图象正确地表现出来是解题的关键,地表现出来是解题的关键,在画图时,要特别注意状态在画图时,要特别注意状态变化连接处的特征和前后不变化连接处的特征和前后不同过程的区别和联系,同时同过程的区别和联系,同时也要将这种区别和联系表现也要将这种区别和联系表现在图象上。在图象上。ABV0ABt2 极限思维方法极限思维方法n极限思维方法是极限思维方法是将问题推向极端状态的过将问题推向极端状态的过程中程中,着眼一些着眼一些物理量在连续变化过程中的物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下
12、一般规律的表现者说极限值下一般规律的表现,从而对问题从而对问题进行分析和推理的一种思维办法。进行分析和推理的一种思维办法。例2 如图所示,一根轻弹簧上端固定,下端挂一个质量为m0的平盘,盘中有一质量为m的物体,当盘静止时,弹簧的长度比其自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长L后停止,然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度之内,则刚松手时盘对物体的支持力等于 A B C D mgLL1gmmLL)(1(0mgLLgmmLL)(0解析解析:极端到极端到L=0,则盘对则盘对m的支持力应为的支持力应为mg.正正确答案为确答案为A将问题推向极端将问题推向极端,极限值下一般规律的表现极限值下一般规律的表现若
13、用撤去一个力时,其它力的合力就是该力的结论求:则有:F=(m+m0)a 而F=KL (m+m0)g=KL于是有a=gL/L对m有:FN-mg=ma解得:FN=mgLL1b+Q1Q2acE例例3 如图所示如图所示,空间有正电荷空间有正电荷Q1 和负和负Q2.已知连已知连线上线上b点的场强为零点的场强为零.则则a点的场强方向为点的场强方向为A 向左向左B 向右向右C 可能向左也可能向右可能向左也可能向右D 与与b点到点到Q2的距离跟的距离跟Q1、Q2距离的比值有关距离的比值有关解析:b点场强为零,表明Q1在b点建立的向右的场强跟Q2在b点建立的向左的场强大小相等。把a点外推到 Q2,显然Q2在b点
14、建立的向左的场强大于Q1在在b点建立的向右的场强点建立的向右的场强所以a点场强方向向左。将问题推向极端将问题推向极端,极限值下一般规律的表现极限值下一般规律的表现3 平均思想方法平均思想方法n物理学中,物理学中,有些物理量有些物理量是是某个物理量某个物理量对对另一物另一物理量理量的积累,若的积累,若某个物理量某个物理量是变化的,则在求是变化的,则在求解解积累量积累量时,可把时,可把变化的这个物理量变化的这个物理量在整个积在整个积累过程看作是累过程看作是恒定的一个值恒定的一个值平均值平均值,从,从而通过求积的方法来求积累量。这种方法叫平而通过求积的方法来求积累量。这种方法叫平均思想方法。均思想方
15、法。n物理学中典型的平均值有:平均速度、平均加物理学中典型的平均值有:平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均电流等。对于速度、平均功率、平均力、平均电流等。对于线性变化情况,平均值线性变化情况,平均值=(初值(初值+终值)终值)/2。由。由于平均值只与初值和终值有关于平均值只与初值和终值有关,不涉及中间过不涉及中间过程程,所以在求解问题时有很大的妙用所以在求解问题时有很大的妙用.例例1 一静止的物体所受到的合外力随时间的变化关一静止的物体所受到的合外力随时间的变化关系如图所示,图中系如图所示,图中F1、F2未知。已知物体从未知。已知物体从t=0时时刻出发,在刻出发,在3t0时刻恰又回到出
16、发点。试求时刻恰又回到出发点。试求t0时刻物时刻物体的速度体的速度V1与与3t0时刻物体的速度时刻物体的速度V2之比。之比。解析:解析:F1、F2未知。求得是未知。求得是t0时刻物体的速度时刻物体的速度V1与与3t0时刻物体的速度时刻物体的速度V2之比。之比。物体运动轨迹如图所示。从物体运动轨迹如图所示。从图知图知S1=S2而而S1=解得解得012tV021222tVVS3221VV把把变化的这个物理量变化的这个物理量在整个积累过程看作是在整个积累过程看作是恒定的一个值恒定的一个值平均值平均值,从而,从而通过求积的方法来求积累量通过求积的方法来求积累量此题也可用图象法求解 n作作Vt图象如图所
17、示。图象如图所示。n设速度为零时为时刻设速度为零时为时刻t,则则n 由位移相等得由位移相等得 n由由t03t0时间内加速度相等得时间内加速度相等得n解得解得)3(2121021ttVtVttVttV020133221VV例例2如图所示,内壁光滑、四角呈圆弧状的长方形空腔管,如图所示,内壁光滑、四角呈圆弧状的长方形空腔管,位于竖直平面内,位于竖直平面内,B、D等高。两个同样的小球,从静止开始等高。两个同样的小球,从静止开始由由A点分别从左右两侧运动到点分别从左右两侧运动到C点,不计碰撞损失,则下列判点,不计碰撞损失,则下列判断正确的是(断正确的是()A 两球到达两球到达C时速率相同,但右侧下滑的
18、小球较先到达时速率相同,但右侧下滑的小球较先到达C点点B两球到达两球到达C时速率相同,但沿左侧下滑的小球较先到达时速率相同,但沿左侧下滑的小球较先到达C点点C两球同时到达两球同时到达C,且动量相同,且动量相同D两球同时到达两球同时到达C,但动量不相同,但动量不相同解析:由机械能守恒知:小球到达B点和D点的速率相等,到达C点的速率也相等.D选项正确.因而AB段与AD段的平均速率VB/2也相等.BC段与DC段的平均速率(VB+VC)/2也相等,但前段平均速率小于后段平均速率这样这样,沿左侧下滑时沿左侧下滑时,小速度走长距离小速度走长距离,大速度走短距离大速度走短距离,较沿右侧下较沿右侧下滑滑,小速
19、度走短距离小速度走短距离,大速度走长距离要费时的多大速度走长距离要费时的多,显然选项显然选项A正确正确把把变化的这个物理量变化的这个物理量在整个积累过程看作是在整个积累过程看作是恒定的一个值恒定的一个值平均值平均值,从而,从而通过求积的方法来求积累量通过求积的方法来求积累量上题也可用图象法求解上题也可用图象法求解VB(D)VCt1t2显然,沿右侧下滑时费时少4 等效转换(化)法等效转换(化)法n等效法,就是在等效法,就是在保证效果相同的前提下保证效果相同的前提下,将一将一个复杂的物理问题转换成较简单问题个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方的思维方法。其基本特征为等效替代法。其基本特征为等效
20、替代。n物理学中等效法的应用较多。合力与分力;合物理学中等效法的应用较多。合力与分力;合运动与分运动;总电阻与分电阻;交流电的有运动与分运动;总电阻与分电阻;交流电的有效值等。除这些等效等效概念之外,还有等效效值等。除这些等效等效概念之外,还有等效电路、等效电源、等效模型、等效过程等。电路、等效电源、等效模型、等效过程等。例1(等效电源等效电源)如图所示,虚线框内各元件的参数均不知。在a、b端接一只R1=10的电阻时,测得其电流I1=1A;若在a、b间换接电阻R2=18时,测得电流I2=0.6A;换接电阻R3时,测得其电流I3=0.1A,则R3的阻值为多少?且电动势为E,内阻为r,则 E=I1
21、(R1+r)E=I2(R2+r)E=I3(R3+r)解得E=12V r=2保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题R3=118解析:视虚线框内整体为一电源,解析:视虚线框内整体为一电源,(3)由于等效“重力”F=mg,所以等效重力加速度g=g.于是由周期公式得摆的振动周期(4)小球在竖直面内恰好做圆周运动时,在“最高点”时的最小速度满足F=mg=m 所以最小速度 =例2(等效重力等效重力)如图所示,小球的质量为m,带电量为q,整个区域加一个场强为E的水平方向的匀强电场,小球系在长为L的绳子的一端,且在与竖直方向成45角的P点处平衡
22、。则(1)小球所受电场力多大?(2)如果小球被拉至与O点在同一水平面的C点自由释放,则小球到达A点的速度是多大?此时绳上的拉力又为多大?(3)在竖直平面内,如果小球以P点为中心做微小的摆动,其振动周期为多少?(4)若使小球在竖直平面内恰好做圆周运动时,最小速度为多少?解析:(1)小球受力如图所示。因小球处于平衡,所以qE=mg2gLT222LV2minminVgL2保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题(2)因重力和电场力恒定不变,故可等效为一个新的“重力”F。若将小球被拉至与O点在同一水平面的C点自由释放,则小球到达A点时,恰
23、好与C点位置关于0P对称。因而小球在A点的速度为零。此时有T=mg例3 (等效模型等效模型)如图所示,半径为如图所示,半径为R的铅球球心为的铅球球心为O,在与球面相切处挖去半径为的一个小球,球心在,在与球面相切处挖去半径为的一个小球,球心在O1。余下月牙形的质量为。余下月牙形的质量为M,在,在OO1连线外放另一质连线外放另一质量为量为m的小球,球心为的小球,球心为O2,OO2距离为距离为d,试求,试求M、m间的万有引力。间的万有引力。解:万有引力解:万有引力r为两物体之间的距离。为两物体之间的距离。对于月牙形状来说,对于月牙形状来说,重心位置显然不能确定,这就是本题的难点重心位置显然不能确定,
24、这就是本题的难点。221rmGmF 但采用等效的方法轻而易举。但采用等效的方法轻而易举。假想把挖去的那部分填满,则大球对假想把挖去的那部分填满,则大球对O2的引力的引力F1方向向方向向左。而补上去的球对球左。而补上去的球对球O2的万有引力的万有引力F2也是向左。这样,也是向左。这样,月牙形状物对球月牙形状物对球O2的引力的引力F=F1F2。保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题保证效果相同的前提下,将复杂的物理问题转换成简单问题将月牙形物体对O2的引力转化成两圆球对O2的引力的差计算大球的体积大球的体积V=补上小球的体积补上小球的体积V1=设补上小球的质量为设补上小球的质量为m,
25、于是有于是有 (M+m)=M大球的质量大球的质量(M+m)=;补上小球的质量补上小球的质量m=于是于是 F1=所以月牙形物对小球所以月牙形物对小球O2的万有引力的万有引力 方向向左方向向左334R333481)2(34RR87M78M71278dmMG22271RdmMGF222187RddGMmF例例4 (化等式为不等式化等式为不等式)如图所示,一排人站在)如图所示,一排人站在沿沿X轴的水平轨道旁,原点轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都为两侧的人的序号都为n(n=1、2、3)。每人拷中有一个沙袋。)。每人拷中有一个沙袋。x0一侧的每个沙袋质量为一侧的每个沙袋质量为m1=14,x0的一侧的
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