物理中科学思维方法与解题中策略.docVIP

物理中的科学思维方法和解题中的策略、方法与技巧 一、 物理中的科学思维方法 对同一个物理问题，采用不同的方法来解决，其繁简程度可能会有很大的区别。如果遵循一定的科学思维方法，掌握正确的研究物理问题的思路，则会收到事半功倍的效果。下面就通过对一些典型问题的分析，介绍物理模型法、对称法、等效法、逆向法和极端思维法等常用的基本科学思维方法。 1、物理模型法 物理模型是一种理想化的物理形态，是物理知识的一种直观表现。模型思维法是对研究对象加以简化和纯化，突出主要因素、忽略次要因素，从而来研究、处理物理问题的一种思维方法。从本质上讲，分析和解决物理问题的过程，就是构建物理模型的过程，我们平时所说的解题时应“明确物理过程”、“在头脑中建立一幅清晰的物理图景”，其实就是指构建物理模型。 物理模型一般可分为两大类，即实物模型和过程模型。实物模型大致上有：质点、单摆、理想气体、点电荷、电阻、匀强电场、匀强磁场等等；过程模型大致上有：匀速直线运动、匀加速直线运动、竖直上抛运动、平抛运动、圆周运动、简谐振动、等温过程、等容过程、等压过程、电磁感应现象等等。在实际运用中，过程模型使用更多。 *例1：如图所示，竖直放置的平行金属板，两板间距为0.1米，极板间电势差为103伏，一个质量为0.2克、带电量为10－7库的小球用0.01米长的绝缘线悬挂于O点。现将小球拉到与绝缘线呈水平位置的A点后放开，小球运动到O点正下方的B点时线突然断开，以后小球恰能通过B点正下方的C点。求BC间的距离。（g＝10米/秒2） 解析：带电小球从A点开始作圆周运动到B点，用动能定理可得它过B点时的水平速度v，即：mgL－qUL/d＝mv2/2，线断后，它在水平方向作匀减速运动，可得运动时间t，即：t＝2v/a＝2vdm/qu，同时，它在竖直方向作自由落体运动，可的：HBC＝gt2/2＝g(2vdm)2/2(qU)2，代入数据，即得HBC＝0.08米。 点评：本题中小球从B到C的运动是曲线运动，把它分解后，即可运用匀变速运动的过程模型来求解。 2、对称法 对称法是从对称性的角度研究、处理物理问题的一种思维方法，有时间和空间上的对称。它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。用这种思维方法来处理问题可以开拓思路，使复杂问题的解决变得简捷。如，一个做匀减速直线运动的物体在至运动停止的过程中，根据运动的对称性，从时间上的反演，就能看作是一个初速度为零的匀加速直线运动，于是便可将初速度为零的匀加速直线运动的规律和特点，用于处理末速度为零的匀减速运动，从而简化解题过程。 *例2：将一个小球从离开竖直墙壁40米处地面上的A点，以初速v0斜向上抛出，要使它水平击中墙上20米高处的B点，求v0的大小和方向。 解析：该问题可以利用小球运动在空间上的对称性来解决，即可以设想小球从墙上的B点以某一初速v水平抛出，它能击中地面上的A点。从已知条件即可很方便地求得v，再去求斜抛运动的初速v0。 点评：物质世界中存在着许多对称的现象，如：单摆振动时，摆球在竖直线左右两侧的运动是完全对称的；通电直导线周围的磁场分布是关于导线对称的，等等。客观现象的对称性也必然会在物理规律中反映出来。我们要做的只不过是把它们找出来。 3、等效法 等效法是从效果等价的角度把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的现象、过程，从而来研究和处理物理问题的一种思维方法，它是物理学研究的一种重要方法。在中学物理中，合力和分力、合运动和分运动、电路中的等效问题以及平均值、有效值等概念都是根据等效的观点来引入的。它对灵活运用知识、促使知识、技能和能力的迁移，都有很大的帮助。 大多物理概念的建立，可以说是运用某种等效思维方法研究物理问题的结果。如平均值概念的引出，是将某个变量等效地看作常量。这样，就把一个某特征量变化的问题等效成该特征量保持“恒定不变”的问题。 例3：如图所示，电路中的E、r、R1、R2都未知，当在它的输出端a、b间接一个电阻Rx时，测得通过Rx的电流情况如下：当Rx＝Rx1＝10欧时，Ix＝Ix1＝1安；当Rx＝Rx2＝18欧时，Ix＝Ix2＝0.6安。试问接入的电阻Rx（设为Rx3）取多大的值时，Ix为0.1安？ 解析：因为电路中的E、r、R1、R2虽然都是未知的，但它们也是确定的，变化的只是a、b两点右边的电阻，从而引起Ix的变化。所以我们可以把a、b两点的左边电路等效为一个新的电源，（注）其电动势为E‘，内电阻为r’，通过已知条件，可以求得E‘＝12伏，r‘＝2欧，再根据闭合电路欧姆定律，求得当Rx3＝118欧