2011年高考物理必看之-解题物理思想方法

物理学中的思想方法很多。有：图象法、等效转化法、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、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，则属于数学思想，不在我们讲述的范畴。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。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，可收到事半功倍的效果。我们重点讲十大法：图形\图象图解法平均思想方法极限思维方法等效转换（化）法临界问题分析法猜想与假设法对称法整体和隔离法寻找守恒量法构建物理模型法§1．图形/图象图解法图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后，再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的方法。尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处。例1一大木箱放在平板车的后部，到驾驶室的距离为L=1.60m，如图所示。木箱与平板车之间的动摩擦因数为μ=0.484。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？（g=10m/s2）。解：木箱停止历时作速度时间图象如图所示。从图知1.6=又V0=μgt2解得t=4.4S2)(012Vtt例2在光滑的水平面上，放着两块长度相同，质量分别为M1和M2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。开始时，各物均静止。今在两物块上各作用一水平恒力F1、F2。在物块与木板分离时，两木板的速度分别为V1、V2，物块与两木板之间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是A若F1=F2，M1＞M2，则V1＞V2B若F1=F2，M1＜M2，则V1＞V2C若F1＞F2，M1=M2，则V1＞V2D若F1＜F2，M1=M2，则V1＞V2解析：对A选项，m的加速度a相同，M的加速度是a1＜a2＜a，作图象如图(A)所示.由于相对位移相等,即图象中阴影部分相等,则t2＞t1,进而V2＞V1.选项A错。对于B选项，m的加速度a相同，M的加速度是a＞a1＞a2。作出V-t图象如图B所示。由于相对位移相等,即图象中阴影部分相等,则t2＜t1,进而V2＜V1.，B选项正确。对于C选项，M的加速度a相同，m的加速度是a1＞a2＞a。作出V-t图象如图(C)所示.因相对位移相等，则从图知t1＜t2。由于M的加速度相同，则M的末速度为V1＜V2，C选项错。对于D选项，M的加速度a相同，m的加速度是a＜a1＜a2。作出V-t图象如图(D)所示.因相对位移相等,则从图知t1＞t2。由于M的加速度相同，则M的末速度为V1＞V2，D选项正确。例3一物体做加速直线运动，依次通过A、B、C三点，AB=BC，物体在AB段的加速度为a1，在BC段的加速为a2，且物体在B点的速度为则:A.a1a2B.a1=a2C.a1a2D.不能确定2BABvvv解析：依题意作出物体的v-t图象如图所示，图线下方所围成的面积表示物体的位移，由几何知识知图线②③不满足AB=BC，所以只能是①这种情况，因为斜率表示加速度，所以a1＜a2故选C。vAvbvc0t①②③v2t例4一颗速度较大的子弹，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恒定，则当子弹入射速度增大时，下列说法中正确的是（）A、木块获得的动能变大B、木块获得的动能变小C、子弹穿过木块的时间变长D、子弹穿过木块的时间变短解析：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v-t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OABv0的面积表示子弹相对木块的位移即木块长L，当子弹入射速度增大变为v’0时，子弹、木块的运动图象便如图中虚线所示，梯形OA’B’v0’的面积仍等于子弹相对木块的位移即木块长L，故梯形OABv0与梯形OA’B’v0’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变短，所以本题的正确B、D。0V0t点评：在利用作图分析法解题时，如何能根据题意将题目中抽象的文字用图象正确地表现出来是解题的关键，在画图时，要特别注意状态变化连接处的特征和前后不同过程的区别和联系，同时也要将这种区别和联系表现在图象上。ABV’0A’B’t’§2极限思维方法极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中,着眼一些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者说极限值下一般规律的表现,从而对问题进行分析和推理的一种思维办法。例1如图所示,一束含有红、蓝色的细光束射到平行玻璃板的上表面，折射后进入玻璃板中，则关于光束在玻璃板的下表面上发生的现象，下列说法中正确的是A一部分发生反射，一部分发生折射B增大光线在上表面的入射角，光线在下表面上可能发生全反射C光线在下表面上最先发生全反射的是红光D光线在下表面上最先发生全反射的是紫光解析：据光反射折射知识，A选项正确对B选项，将入射角推到极端，即入射角为90°据光路可逆知此时的折射角等于临界角。到了下表面上，折射角最大只能为90°。故不能发生全反射。BCD选项均错将问题推向极端,极限值下一般规律的表现例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ΔL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ABCDmgLL1gmmLL))(1(0mgLLgmmLL)(0解析:极端到ΔL=0,则盘对m的支持力应为mg.正确答案为A将问题推向极端,极限值下一般规律的表现若用撤去一个力时,其它力的合力就是该力的结论求:则有:F=(m+m0)a而F=KΔL(m+m0)g=KL于是有a=gΔL/L对m有：FN-mg=ma解得：FN=mgLL1b+Q1－Q2acE例3如图所示,空间有正电荷Q1和负Q2.已知连线上b点的场强为零.则a点的场强方向为A向左B向右C可能向左也可能向右D与b点到Q2的距离跟Q1、Q2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点建立的向左的场强大于Q1在b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,极限值下一般规律的表现§3平均思想方法物理学中，有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累，若某个物理量是变化的，则在求解积累量时，可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值，从而通过求积的方法来求积累量。这种方法叫平均思想方法。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。对于线性变化情况，平均值=（初值+终值）/2。由于平均值只与初值和终值有关,不涉及中间过程,所以在求解问题时有很大的妙用.例1一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F1、F2未知。已知物体从t=0时刻出发，在3t0时刻恰又回到出发点。试求t0时刻物体的速度V1与3t0时刻物体的速度V2之比。解析：F1、F2未知。求得是t0时刻物体的速度V1与3t0时刻物体的速度V2之比。物体运动轨迹如图所示。从图知S1=-S2而S1=解得012tV021222tVVS3221VV把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值，从而通过求积的方法来求积累量此题也可用图象法求解作V—t图象如图所示。设速度为零时为时刻t′,则由位移相等得由t0～3t0时间内加速度相等得解得)3(2121021ttVtVttVttV020133221VV例2．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，B、D等高。两个同样的小球，从静止开始由A点分别从左右两侧运动到C点，不计碰撞损失，则下列判断正确的是（）A两球到达C时速率相同，但右侧下滑的小球较先到达C点B两球到达C时速率相同，但沿左侧下滑的小球较先到达C点C两球同时到达C，且动量相同D两球同时到达C，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,沿左侧下滑时,小速度走长距离,大速度走短距离,,较沿右侧下滑,小速度走短距离,大速度走长距离要费时的多,显然选项A正确把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值，从而通过求积的方法来求积累量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等效法，就是在保证效果相同的前提下，将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法。其基本特征为等效替代。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。例1（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=10Ω的电阻时，测得其电流I1=1A；若在a、b间换接电阻R2=18Ω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（R1+r）E=I2（R2+r）E=I3（R3+r）解得E=12Vr=2Ω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=118Ω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）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。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=mg2gLT222LV2minminVgL2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）如图所示，半径为R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O1。余下月牙形的质量为M，在OO1连线外放另一质量为m的小球，球心为O2，OO2距离为d，试求M、m间的万有引力。解：万有引力r为两物体之间的距离。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。221rmGmF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O2的引力F1方向向左。而补上去的球对球O2的万有引力F2也是向左。这样，月牙形状物对球O2的引力F=F1－F2。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V=补上小球的体积V1=设补上小球的质量为m′,于是有(M+m′)=M∴大球的质量(M+m′)=；补上小球的质量m′=于是F1=所以月牙形物对小球O2的万有引力方向向左334R