8对称法
故事链接:1928年,英国物理学家狄拉克在解自由电子相对性波动方程时,由于
开平方根而得出电子的能量有正负两个解,按照通常的观念,负能解通常被舍去,但是狄拉克为了保持数学上的对称美,将这个似乎没有意义的量描述的是带正电荷的电子,也就是电子的反粒子。正电子预言不久后就被美国的另一位物理学家安德森发现。这种科学的对称思维,使他后来提出了完全与众不同的反物质理论。狄拉克也因此于1933年获得诺贝尔物理学奖。
其实对称是自然界广泛存在的一种现象,它显示出了物质世界的和谐美。具有对
称性的对象其对称部分的特征完全相同,一旦确定了一部分的特征,便可推出对称部分的特征,这种解决问题的方法称为对称法。按照利用对称的种类可分为位置分布的对称、运动轨迹的对称和物理过程的对称。下面分别举例说明。
(1) 位置分布的对称
电场、磁场以及某些研究对象的位置分布都具有对称性,在对称的位置应具有相同的物理特征,巧妙利用位置分布的对称性可以方便的解决问题。
[例题1](2006年全国2理综)ab 是长为l 的均匀带电细杆,P 1、P 2是位于ab 所在直线上的两点,位置如图所示,ab 上电荷产生的静电场在P 1处的场强大小为E 1,在P 2处的场强大小为E 2,则以下说法正确的是( ) A .两处的电场方向相同,E 1>E 2 B .两处的电场方向相反,E 1>E 2 C .两处的电场方向相同,E 1<E 2 D .两处的电场方向相反,E 1<E 2
解析:由对称性可知,P 1左端
4l 的电荷和P 1右端4
l
的电荷在P 1 处产生的合场强为0,所以P 1处场强1E 是由杆右端2
l
的电荷产生。
P 2处场强2E 是由杆右端2l 的电荷和杆左端2
l
的电荷在P 2处产生合场强,又因为P 1、P 2两
点又关于杆右端2l 对称,所以杆右端2
l
的电荷在P 2处产生的场强大小也为1E ,假设杆左端
2
l
的电荷在P 2处产生场强大小为E ',由叠加原理可知P 2处场强E E E '+=12,而P 1处场强大小为1E ,所以12E E >。P 1、P 2两点位于电荷的两侧,所以场强方向相反。正确答案为D 。
[例题2]如图所示,三根等长的细绝缘棒,连接成等边三角形
ABC ,P 点为三角形的内心,Q 点与三角形共面,且与P 点相对棒AC 对称。三棒都带有电荷,电荷的分布与假设三棒
皆为导体棒时的电荷
分布完全相同,此时,测得P 、Q 两点电势分别为P U 、Q U 现将绝缘棒BC 取走,假设取不影响AB 、AC 棒上原有电荷的分布,求这时P 、Q 两点的电势'P U 、'
Q U 。
解析:根据静电场中某点的电势等于各个带电体在该点产生电势的代数和的特点,可以由带电体的电荷分布的对称性求解。
在没有取走BC 捧时,根据对称性,各棒在P 点产生电势必相等,用1U 表示各棒在P 点产生的电势,则有:13U U P =①
因为P 、Q 两点相对AC 棒对称,所以AC 棒在Q 点产生的电势也为1U 。由对称性可知AB 捧、BC 捧在Q 点产生的电势也相等,用2U 表示,AB 棒、BC 棒和AC 棒在Q 点产生的电势 212U U U Q += ②
①②联立解得6
2,321P Q P
U U U U U -==
将BC 取走后,则P 点电势P P U U U 3
2
21=='
Q 点电势2
621Q
P Q U U U U U +=+='
[例题3]如图2所示,用12根电
阻均为r 的电阻丝组成一个正方休形网络,计算ag 两端间的总电
阻。
解析:为了计算ag 两端间的总电阻,可设想从a 端流入网络一个电流I 。如图3所示,电流I 从a 端流入后,从a 端
向ab 、ad ,ae
三方向流入,根据对称性,ab 、ad ,ae 中的电流强度都相同,均为
3
I 。流入b 点
的电流向bc 、bf 两方向的电流强度流入,又根据对称性,bc 、bf 均为2
3
I
即
6
I
,又根据对称性可知,由c 流向g 的电流又为
3
I
,根据欧姆定律知:
Ir r I r I r I U U U U cg bc ab ag 6
5363=++=
++= 所以ag 两端点间的总电阻为r I U R ag ag 6
5
==
[例题4]如左图,两竖直放置的平行金属板A 、B 之间距离为d ,两板间电压为U ,在两极板间放一个半径为R 的金属球壳,球心到两板的距离相等,C 点为球壳上的一点,位置在垂直于两板的球直径的靠A 板的一端,问A 板与点C 间的电压大小为多少? 解析:金属球壳放入电场中达到静电平衡后,球为等势体,两极板之间的电场由原来的匀强电场变成如右图所示电场,这时C 与A 板间的电势差不能简单应用公式AC U =AC Ed 来计算。
应用对称特点,两板间电场线形状和金属球关于金属球中心O 点对称,所以A 板与金属球的电势差AO U 和金属球与B 板电势差OB U 相等,即AO U =OB U ,又A ,B 两板电势差保持不变为U ,即AO U +OB U =U ,由以上两式解得AO U =OB U =U /2,所以A 、C 两点间的电势差为AO U =AC U =U /2。
[例题5]如图所示,在同一竖直平面内固定着两根水平绝缘细杆AB 、CD ,长均为L ,两杆间竖直距离为h ,BD 两端以光滑绝缘的半圆形细杆相连,半圆形细杆与AB 、CD 在同一竖直面内,且AB 、CD 恰为半圆形弧在B 、D 两处的切线,O 为AD 、BC 连线的交点。在O 点固定一电量为Q 的正点电荷。质量为m 的小球P 带正电荷,电量为q ,穿在细杆上,从A 以一定初速度出发,沿杆滑动,最后可到达C 点。已知小球与两永平杆之间的动摩擦因
数为μ,小球所受库仑力始终小于重力求:
①P 在水平细杆上滑动时所受摩擦力的极大值和极小值。 ②P 从A 点出发时初速度的最小值。
解析:①因μ相同,压力最大和最小处对应摩擦力的最大值和最小值,依对称性可知,P 在O 点的正下方时所受摩擦力最大,
)42max kQqh mg N f +==(下μμ
P 在O 点正上方寸所受摩擦力最小,
)42min kQqh mg N f -==(上μμ
②由对称性可知:P 在同一竖直线上与AB 、CD 相交的两点上所受摩擦力分别为:
)(电下F mg f +=μ, )(电上F mg f -=μ( 电F 为Q 与q 的库仑力在竖直方向的分力)
可见该两点的摩擦力的等效平均值:
mg f f f μ=+=2下上
故依对称性可知,在AB 、CD 杆上运动寸等效摩擦力也为:
mg f μ=
在Q 产生的电场中, C A U U =,P 由A 运动列C 的过程中,电场力做功为零,即0=电W 。 由动能定理得: A mV mgL mgh 21202-=--μ 听以: )2(2L h g V A μ+=
由上述可知,在解题过程中,善用对称思维法,能使问题的解决由难变易,从而达到事半功倍的解题效果。
(2) 运动轨迹的对称
对于竖直上抛运动、简谐运动以及圆周运动它们的运动轨迹都具有对称性,带电粒子如果从一直线边界进入又从该边界射出时,其轨迹关于入射点和出射点线段的中垂线对称, 利用这种性质也可以方便地解决问题。
[例题1]如图所示,在真空中,半径为R 的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,在此区域外围空间有垂直纸面向内的大小也为B 的磁场,一个带电粒子从
边界上的P 点沿半径向外,以速度v 0进入外围磁场,已知带电粒子质量m =2×10-
10kg ,带
电量q = +5×10-
6C ,不计重力,磁感应强度B =1T ,粒子运动速度v 0=5×103m/s ,图形区域半径r =0.2m ,求粒子第一次回到P 点所需时间。 解析:由洛伦兹力提供向心力:
R mv qvB 2
= 得:
r m qB
mv R ===
2.00
所以粒子运动轨道半
径与匀强磁场区域半径相等。
利用对称性作出轨迹如图所示,好象一颗籽粒饱满的花生。 粒子运动周期T=
2v R
π=8π?10-5 s
所以运动时间为t=2T=16π?10-5 s
[例题2](2007年天津理综19题).如图所示,在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角,若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ,则该粒子的比
荷和所带电荷的正负是( ) A .
aB
v
23,正电荷 B .
aB
v
2,正电荷 C .
aB v 23,负电荷 D .aB
v
2,负电荷 解析:粒子穿过y 轴正半轴,必向右偏转,由左手定则可知粒子带负电。
根据带电粒子在有界磁场的对称性作出轨迹,如图所示,找出圆心A ,向X轴作垂线,垂足为H,由与几何关系得 a r r =+030sin ①
带电粒子在磁场中作圆周运动,根据牛顿第二定律r
mv qvB 2
=解得
qB
mv r =
② ①
联立解得
aB
v
m q 23=
。所以C 项正确 [例题3]如左图所示,一条长为l 的细线,上端固定,下端拴一质量为m 的带电小球。将
其置于一匀强电场中,电场强度为E ,方向是水平向右的。已知当细线离开竖直位置的偏角为α时,小球处于平衡。
(1)小球带何种电荷?求出小球所带的电荷量。
(2)如果使细线的偏角由α增大到中φ,然后将小球由静止释放,则φ应为多大,才能使在细线到达竖直位置时小球的速度刚好为
零?
解析:(1)由小球所受电场力的方向与场强方向相同,可知小球带正电。
小球受三个力作用:重力mg ,线的拉力T ,电场力qE ,如右图所示。由于重力和电场力互相垂直,它们的合力与线的拉力T 是一对平衡力,由图可知
αtan mg qE =解得E
mg q α
tan =
(2) 当小球从竖直方向夹角为φ时静止释放,运动到细线在竖直位置时,速度刚好为0。此过程中小球动能的增量为零,由能量守恒可知重力势能减少等于电势能增加。即
φ
?sin )cos 1(qEl mgl =-将
E
mg q α
tan =
代入得
φα
?sin tan )cos 1(El E
mg mgl =
-化简得2tan sin cos 1tan φφ?α=-=
所以φ=2α。以上是利用计算的方法求解,计算相当繁琐。如果利用对称法求解就方便多了。
由于重力和电场力均为恒力,这两个力的合力也是一个恒力,故可以认为这个合力为“等效重力”,当细线与竖直方向夹角为α时小球的位置为平衡位置,那么小球偏离平衡位置后的运动相当于在“等效重力 ”作用下的运动,由于运动的对称性(相对于单摆在平衡的摆动具有对称性),细线偏离平衡位置两侧的角度都是α,所以细线应偏离竖直位置的角度为2α,即φ=2α。这样省去繁琐的数学计算。
[例题4](2001年全国高考)如图所示,在y 小于0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy 平面并指向纸面外,磁感应强度为B ,一带正电的粒子以速度0v 从O点射入磁场,入射速度方向在xy 平面内,与x 轴正向的夹角为θ,若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L,求该粒子电量与质量之比? 解析:根据带电粒子在有界磁场的对称性作出轨迹,如图所示,找出圆心A ,向X轴作垂线,垂足为H,由
与几何关系得
L R 2
1
sin =
θ① 带电粒子在磁场中作圆周运动,根据牛顿第二定
R mv B qv 2
00=解得qB
mv R 0
=②
律
LB
v m q θsin 20= ①②联立解得
[例题5]在水平地面上建有相互平行的A 、B 两竖
直墙,墙高h=20米,相距d=1米,图1墙面光滑。从一高墙上以水平速度v=5米/秒抛小一个弹性小球,与两墙面反复碰撞后落地(图1)。试求:
(1)小球的落地点离A 墙的距离和小球从抛出到落地与墙面发生的碰撞次数n 。(2
10秒米
=g )
(2)小球与墙面发生m 次(m 解析:小球与墙面发生弹性碰撞,每次碰后速度的当直分量(向下)不变,水平分址反向以 墙为镜面,作出反弹轨迹的镜像,小球在两墙间反复的斜下抛运动,都可看成是整个平抛运动的延续(图2)。于是,限容易通过平抛运动自运动时间和总的水平位移得出所求结果。 图8 (1)小球从抛出到落地的时间: 210 20 22=?== 秒g h t 秒 小球在整个运动过程中的水平路程: 米米10250=?==t v s 设小球从抛出到落地与墙面碰撞次数为n ,则由d s n = 取整数解得碰撞次数: 次101 10=== d s n 小球落点与A 墙的水平距离(n 为偶数时): 011010=?-=-=nd s x 表示小球最后落回A 墙底边。 点评:当算得碰撞次数为奇数时,落点与A 墙的水平距离应为: s d n x -+=)1( (2)因为每相邻两次碰撞的时间间隔均为: 0 v d t = ? 小球在竖直方向始终以加速度g 下落,所以,从抛出到发生第m 次碰撞共需时间为: v d m t m t =?= 则发生第m 次碰撞时小球下落高度: 2 222022)(2121v g d m v d m g gt h m === (3) 物理过程的对称 在某些变化的物理过程问题,往往有某一个物理量的变化过程具有对称性,则在对称 的物理过程上具有相同的变化特征,巧妙利用物理过程的对称性可以方便的解决问题。 [例题1]如图所示,粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中,另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好接触并做无摩擦滑动。当导体棒MN在外力作用下从导线框ad及bc中线的左侧开始做切割磁感线的匀速运动,一直滑到右端的过程中,导体棒MN中电流的变化情况为( ) A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小, 解析:导线框是外电路,由于MN做匀速运动,外电路导线框abcd上的电阻的随时间的变化过程具有对称性。导体棒MN在中间时外电路导线框abcd的电阻最大,在两边时最小,所以滑动过程电路中总电阻先增大后减小。MN在框上做切割磁感线的匀速运动,所产生的感应电动势E不变。根据闭合电路的欧姆定律可得导体棒MN中电流的变化情况为先减小后增大,所以C.项正确。 [例题2]如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁N极附近下落,保持bc 边在纸外,ad边在纸内,由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ,在这个过程中,线圈中的磁通量( ) A.是增加的 B.是减少的 C.先增加后减少 D.先减少后增加 解析:要知道线圈在下落过程中磁通量的变化情 况,就必须知道条形磁铁磁感线在磁极附近磁感线 的分布情况。条形磁铁磁感线在N极附 近的分布情况如图所示,磁感线的分布 相对条形磁铁的轴线具有对称性,所以 线圈在运动过程中穿过的磁通量变化过 程关于位置Ⅱ对称,而在位置Ⅱ处穿过 的磁通量为0,由此可知线圈中磁通量是 先减少后增大。D选项正确。 [例题3]如图所示,一宽度为40cm的匀 强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域。在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流随时间变化规律的是:( ) 解析:进入磁场过程和出磁场过程运动具有对称性,所以产生的感应电流随时间变化规律也具有对称性,而完全进放磁场后穿过线框的磁通量不再变化,所以中间过程不产生感应电流,所以正确答案为C 。 [例题4]一个质点在平街位置O 点的附近做简谐运动,它离开O 点运动后经3s 时间第一次经过M 点,再经过2s 第二次经过M 点。该质点再经过__________s 第三次经过M 点。若该质点由O 点出发后在20s 内经过的路程是20cn 、则质点做振动的振幅为_________cm 。 解析:作出该质点的振动图象如图所示,则M 点的位置可能有两个:如图所示的1M 或 2M 。 若是位置1M ,由图可知 s s s T 4134 =+=,s T 16= 当质点第三次经过M 时所需时间为第一次经过所用时间再加一个周期,故 )(142161s t =-=? 质点在20s 内(即4 5 1620== n 个周期)的路程为20cm , 故振幅cm A 2051=,cm A 41= 若是位置2M 由图可知 s s s T 41343=+=,s T 3 16= 当质点第三次经过2M 时所需时间为第一次经过时间加一个周期,故 )(3 10 23162s t =-= ? 质点在20s 内(即415 3 1620== n 个周期内)的路程为20cm ,故振幅cm A 20152=, cm A 3 42= 综上所述,答案有两种可能性:一组为)(141s t =?,cm A 41=;一组为)(3 10 2s t = ?,cm A 3 4 2= 。 [例题5]竖直向上抛出一个物体,物体上升和下落两次痉过高度为h 处的时间间隔为t ?,求物体抛出的初速度0v 和物体从抛出到落回原处所需的时间T 。 解析一::物体从h 上升到最高点和从最高点下落到高度为h 处所用的时间相等,均为2 t ?,设物体从最高点落到抛出点时的位移为H ,且 2 221)2(21gt t g h H =?+ =,2)2(2t g h t ?+=,2 )2 (222t g h t T ?+==物体抛出的初束度0v 和落回原处的速度大小相等、方向相反,有2 0)2 ( 22t g gh gh v ?+== 解析二:竖直上抛物体从抛出点到最高点和最高点落回到抛出点时间相等,物体运动到h 高度时的速度为2 1t g v ?=,gh v v 22 021-=-,2210)2(22t g gh gh v v ?+=+=,物体运动的时间为2 0)2 (222t g h g v T ?+== 。 点评:两种解法均利用了竖直上抛运动的对称性,解法一是从位移的角度来求运动的时间 和速度;解法二足从速度的角度来求速度和运动的时间。尽管应用的公式不同,但有一个基本点是相同的,就是竖直上抛运动上升阶段和下降阶段具有对称性,也就是匀减速运动的末速度为零,可以看做是初速度为零的匀加速运动的反演。 高中物理答题技巧归纳大全 一,考场中心态的保持 心态“安静”:心静自然“凉”,脑子自然清醒,精力自然集中,思路自然清晰。心静如水,超然物外,成为时间的主人、学习的主人。情绪稳定,效率提高。心不静,则心乱如麻,心神不定,心不在焉,如坐针毡,眼在此而心在彼,貌似用功,实则骗人。 二,高中物理选择题的答题技巧 选择题一般考查学生对基本知识和基本规律的理解及应用这些知识进行一些定性推理和定量计算。解答选择题时,要注意以下几个问题: 每一选项都要认真研究,选出最佳答案,当某一选项不敢确定时,宁可少选也不错选。 注意题干要求,让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。 相信第一判断:凡已做出判断的题目,要做改动时,请十二分小心,只有当你检查时发现第一次判断肯定错了,另一个百分之百是正确答案时,才能做出改动,而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学这一点尤为重要。 做选择题的常用方法: 筛选(排除)法:根据题目中的信息和自身掌握的知识,从易到难,逐步排除不合理选项,最后逼近正确答案。 特值(特例)法:让某些物理量取特殊值,通过简单的分析、计算进行判断。它仅适用于以特殊值代入各选项后能将其余错误选项均排除的选择题。 极限分析法:将某些物理量取极限,从而得出结论的方法。 直接推断法:运用所学的物理概念和规律,抓住各因素之间的联系,进行分析、推理、判断,甚至要用到数学工具进行计算,得出结果,确定选项。 观察、凭感觉选择:面对选择题,当你感到确实无从下手时,可以通过观察选项的异同、长短、语言的肯定程度、表达式的差别、相应或相近的物理规律和物理体验等,大胆的做出猜测,当顺利的完成试卷后,可回头再分析该题,也许此时又有思路了。 物理实验题的做题技巧 实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。作为填空题,数值、单位、方向或正负号都应填全面;作为作图题:对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图,则电表量程、正负极性,电流表内、外接法,变阻器接法,滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头,要正确使用虚、实线,各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位;实物连接图一定要先画出电路图(仪器位置要对应);各种作图及连线要先用铅笔(有利于修改),最后用黑色签字笔涂黑。 常规实验题:主要考查课本实验,几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析,解答常 2、转换法 故事链接 :佛律基亚(Phrygia)的国王戈耳迪,用乱结把轭系在他原来使用过的马车的辕上,其结牢固难解,神谕凡能解开此结者,便是亚洲之君主。好几个世纪过去了,没有人能解开这个结。公元前3世纪时,古希腊罗马的马其顿国王亚历山大大帝(Alexander the Great,公元前356-323),在成为希腊各城邦的霸主后,大举远征东方。公元前334年,他率领进入小亚细亚,经过佛律基亚时,造访了这座神殿, 看到这辆马车。有人把往年的神谕告诉他,他也无法解开这个结。为了鼓舞士气,亚历山大拔出利剑一挥,斩断了这个复杂的乱结,并说:"我就是这样解开的"。 后来,亚历山大以其雄才大略,东征西讨,先是确立了在全希腊的统治地位,后又灭亡了波斯帝国,他果然建立起了一个西起古希腊、马其顿,东到印度恒河流域,南临尼罗河第一瀑布,北至药杀水的横跨欧、亚两大洲国家,创下了前无古人的辉煌业绩。 这个故事中亚历山大用剑“解”开绳结的方法用的就是转换法。在研究物理问题时,如果用常规的思路无法达到目的,我们可以换一个角度去考虑问题,这种方法称为转换法。如求变力做功很困难,可以通过求能量的变化来间接求功。研究曲线运动时通常研究它的分运动,这些都是转换法,常用的转换法有:研究对象的转换,研究变量的转换,参考系的转换。下面分别举例说明。 (1) 研究对象的转换 [例题1]如图所示,在加速向左运动的车厢中,一人用力向前推 车厢(人与车厢始终保持相对静止),则下列说法正确的是( ) A 、 人对车厢做正功 B 、人对车厢做负功 C 、 人对车厢不做功 D 、无法确定人对车厢 是否做功 解析:本题中虽然问人对车做功情况,但我们可转变一下研究对象,将人当作研究对象,由于车匀加速向左运动,人和车是一个整体,所以人的加速度方向也向左,所以车对人的合力也向左,根据牛顿第三定律可得,人对车的合力方向向右,运动位移向左,则人对车厢做负功,选项B 正确。 [例题2]如图所示,物体a 、b 和c 叠放在水平桌面上,水平为F b =5N 、F c =10N 分别作 用于物体b 、c 上,a 、b 和c 仍保持静止。以1f 、2f 、 3f 分别表 示a 与b 、b 与c 、c 与桌面间的静摩擦力的大小,则( ) A N f f N f 5,0,5321=== B 0,5,5321===f N f N f C N f N f f 5,5,0321=== D N f N f f 5,10,0321=== 解析:判定a 、b 之间的静摩擦力的大小时取a 为研究对象,所以f 1=0;判定b 、c 之间的静摩擦力的大小时取ab 整体为研究对象,根据平衡条件可得f 2=f b =5N ,判定c 与地之间的静摩擦力的大小时取a 、b 、c 三者整体为研究对象,根据平衡条件可得f 3=f C -f b =5N 。 第二部分应考技巧指导——超常发挥,决胜高考 一、高考物理中的“八大”解题思想方法 现如今,高考物理更加注重考查考生的能力和科学素养,其命题越加明显地渗透着对物理方法、物理思想的考查。在平时的复习备考过程中,物理习题浩如烟海,千变万化,我们若能掌握一些基本的解题思想,就如同在开启各式各样的“锁”时,找到了一把“多功能的钥匙”。 .估算法 半定量计算(估算)试题在近几年各地高考题中屡见不鲜,如2018年全国卷ⅡT15结合高空坠物情境估算冲击力。此类试题是对考生生活经验的考查,要求考生在分析和解决问题时,要善于抓住事物的本质特征和影响事物发展的主要因素,忽略次要因素,从而使问题得到简捷的解决,迅速获得合理的结果。 【针对训练】 1.高空坠物极其危险。设想一个苹果从某人头部正上方45 m 高的楼上由静止落下,苹果与人头部的作用时间约为 4.5×10-4s,则头部受到的平均冲击力约为() A.1×102 N B.1×103 N C.1×104 N D.1×105 N 解析苹果做自由落体运动,则h=1 2gt 2,苹果从静止下落到与人头部作用的全 程根据动量定理有mgt-FΔt=0-0,其中Δt=4.5×10-4s,取g=10 m/s2,一个苹果的质量m≈150 g=0.15 kg,联立并代入数据解得F=1×104 N,选项C正确。 答案 C 2.如图1所示,某中学生在做引体向上运动,从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次,若他在1分钟内完成了10次,每次肩部上升的距离均为0.4 m,g取10 m/s2,则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为() 图1 A.200 J ,3 W B.2 000 J ,600 W C.2 000 J ,33 W D.4 000 J ,60 W 解析 中学生的质量约为50 kg ,他做引体向上运动,每次肩部上升的距离均为0.4 m ,单次引体向上克服重力所做的功约为W 1=mgh =50×10×0.4 J =200 J , 1分钟内完成了10次,则1分钟内克服重力所做的功W =10W 1=2 000 J ,相应 的功率约为P =W t =2 00060 W =33 W ,选项C 正确。 答案 C 3.(2019·山东日照模拟)2018年3月22日,一架中国国际航空CA103客机,从天津飞抵香港途中遭遇鸟击,飞机头部被撞穿一个直径约一平方米的大洞,雷达罩受损,所幸客机及时安全着陆,无人受伤。若飞机的速度为700 m/s ,小鸟在空中的飞行速度非常小,小鸟的质量为0.4 kg 。小鸟与飞机的碰撞时间为2.5× 10-4 s ,则飞机受到小鸟对它的平均作用力的大小约为( ) A.104 N B.105 N C.106 N D.107 N 解析 鸟与飞机撞击时系统动量守恒,以飞机的初速度方向为正方向,由于鸟的质量远小于飞机的质量,鸟的初速度远小于飞机的速度,故鸟的初动量远小于飞机的动量,可以忽略不计,由动量守恒定律可知,碰撞后鸟与飞机的速度相等,为v ≈700 m/s ,对小鸟,由动量定理得F - t =m v -0,解得飞机对小鸟的平均作用 力为F -=m v t =0.4×7002.5×10-4 N =1.12×106 N ,接近106 N ,由牛顿第三定律可知,飞机受到小鸟对它的平均作用力约为106 N ,选项C 正确。 答案 C 4.(2019·重庆七校联考)2018年2月7日凌晨,太空探索技术公司Space X 成功通 高中物理解题方法---整体法和隔离法 选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。 整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。 这两种方法广泛地应用在受力分析、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等问题中。 对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。 一、静力学中的整体与隔离 通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。 【例1】 在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( ) A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右 B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定 D .没有摩擦力的作用 【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D . 【点评】本题若以三角形木块a 为研究对象,分析b 和c 对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了.此题可扩展为b 、c 两个物体均匀速下滑,想一想,应选什么? 【例2】有一个直角支架 AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环 Q ,两环 质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连, 并在某一位置平衡,如图。现将P 环向左移一小段距离,两环再 A O B P Q 2判别式法 .对于一元二次方程02 =++c bx ax , 方程有解时,042≥-=?ac b ;方程无解时,042<-=?ac b [例题1]在一平直较窄的公路上,一辆汽车以22m/s 的速度匀速行驶,正前方有一辆自行车以4m/s 的速度向匀速行驶,汽车刹车的最大加速度为2/6s m ,若两车不相撞,则两车的间距至少为多少? 解析:要使两车不相撞,设它们间距为S ,则地者在任一时间内位移关系应满足 S S S +≠自汽即S vt at t v +≠-202 1代入数值得 01832≠+-S t t 所以关于t 的一元二次方程无实数解,所以当042<-=?ac b 时上式成立,即0341842 2-=-=?S ac b ,解得m S 27>,所以最小间距为27m 是 车不与自行车相撞的条件 [例题2]如图所示,侧面开有小孔s 的量简中注满水,高为h 的量简放图在高为H 的平台上,问小孔s 应开在何处,从孔中喷出的水为最远? 解析:设小孔s 的位置离地面的高度为y ,水的水 平射程为x ,并设某一时刻质量为m 的水由小孔喷 出,做初速度为0V 的平抛运动,经时间l 落地,由 运动学公式可得 t v x 0= ① 22 1gt y = ② 喷出的水的动能可相当于它从水面处下落)(y H h -+的高度量力所做的功。 根据机械能守值定律有 202 1)(mv y H h mg = -+ ③ 联立①②③式得 022)(44=++-x y H h y 这是一个关于y 的一元二次方程,由于y 必须是正实数,所以△≥0,即 044)](4[22≥?-+-x H h , 又因x>0,所以x ≤h+H ,故最大水平射程H h x +=max ,此时方程的解为 高中物理解题方法之导数法 在物理解题中用导数法,首先要把物理问题化归为数学问题。在分析物理状态和物理过程的基础上,找到合适的物理规律,即函数,再求函数的导数,从而求解极值问题或其他问题,然后再把数学问题回归到物理问题,明确其物理意义。 例1、两等量同种电荷在两点电荷连线的中垂线上电场的分布 图1.两等量正点电荷的电场强度在y 坐标轴上的点的合成 以两点电荷的连线的中点为原点,以两点电荷的连线的中垂线为y 轴,则各点的电场强度可表示为: θcos )( 222?+=y l Q k E =2222)(2y l y y l Q k +?+ 因为原点的电场强度00=E ,往上或往下的无穷远处的电场强度也为0,所以,从O 点向上或向下都是先增大后减小,这是定性的分析。那么,在哪儿达到最大呢,需要定量的计算。 方法1.用三角函数法求导数 θcos )( 222?+=y l Q k E 中把θtan l y =代入得θθcos sin 222 ?=l kQ E 。 令=z θθcos sin 2,求导数θθθ32sin cos sin 2'-=z =)sin cos 2sin 22θθθ-(,欲使 0'=z ,需0sin =θ(舍去)或0sin cos 222=-θθ即2tan =θ,此处,2 2l y = ,将其代入得2max 934l kQ E ?= 。 方法2. 用代数法求导数 E =2 22 2 )(2y l y y l Q k +?+,令23 2 2)(-+?=y l y z ,对z 求导数得2 52 222 3 2 2) (3) ('- - +-+=y l y y l z ,令其分子为0,得2 2l y = ,代入得2max 934l kQ E ?= 。 3.图象 用Excel 作图,得到关于等量同种电荷的电场在其中垂线上的分布的图象,图象的横轴y 表示各点到原点的距离(以两点电荷的连线的中点为原点),纵轴表示中垂线上各点的电场强度。 图2.两等量正点电荷的电场强度在y 坐标轴上的分布 此图象也验证了以上所得的结果:图象中令5=l ,则当5.32 5 222=?==l y 处电场强度最大。 高中物理-常考题型与解题方法全汇总 题型1 直线运动问题 题型概述:直线运动问题是高考的热点,可以单独考查,也可以与其他知识综合考查。单独考查若出现在选择题中,则重在考查基本概念,且常与图像结合;在计算题中常出现在第一个小题,难度为中等,常见形式为单体多过程问题和追及相遇问题。 思维模板:解图像类问题关键在于将图像与物理过程对应起来,通过图像的坐标轴、关键点、斜率、面积等信息,对运动过程进行分析,从而解决问题;对单体多过程问题和追及相遇问题应按顺序逐步分析,再根据前后过程之间、两个物体之间的联系列出相应的方程,从而分析求解,前后过程的联系主要是速度关系,两个物体间的联系主要是位移关系. 题型2 物体的动态平衡问题 题型概述:物体的动态平衡问题是指物体始终处于平衡状态,但受力不断发生变化的问题。物体的动态平衡问题一般是三个力作用下的平衡问题,但有时也可将分析三力平衡的方法推广到四个力作用下的动态平衡问题. 思维模板:常用的思维方法有两种. (1)解析法:解决此类问题可以根据平衡条件列出方程,由所列方程分析受力变化;(2)图解法:根据平衡条件画出力的合成或分解图,根据图像分析力的变化。 题型3 运动的合成与分解问题 题型概述:运动的合成与分解问题常见的模型有两类,一是绳(杆)末端速度分解的问题,二是小船过河的问题,两类问题的关键都在于速度的合成与分解。 思维模板: (1)在绳(杆)末端速度分解问题中,要注意物体的实际速度一定是合速度,分解时两个分速度的方向应取绳(杆)的方向和垂直绳(杆)的方向;如果有两个物体通过绳(杆)相连,则两个物体沿绳(杆)方向速度相等。 (2)小船过河时,同时参与两个运动,一是小船相对于水的运动,二是小船随着水一起运动,分析时可以用平行四边形定则,也可以用正交分解法,有些问题可以用解析法分析,有些问题则需要用图解法分析。 题型4 抛体运动问题 题型概述:抛体运动包括平抛运动和斜抛运动,不管是平抛运动还是斜抛运动,研究方法都 高中物理解题方法之逆向思维法 江苏省特级教师 戴儒京 内容提要:本文通过几道物理题的解法分析,阐述逆向思维解题方法的几种应用:一、在解题程序上逆向思维;二、在因果关系上逆向思维;三、在迁移规律上逆向思维。 所谓“逆向思维”,简单说来就是“倒过来想一想”。这种方法用于解物理题,特别是某些难题,很有好处。下面通过高考物理试卷中的几道题的解法分析,谈谈逆向思维解题法的应用的几种情况。 一、 在解题程序上逆向思维 解题程序,一般是从已知到未知,一步步求解,通常称为正向思维。但有些题目反过来思考,从未知到已知逐步推理,反而方便些。 例1.如图1所示, 图1 一理想变压器的原副线圈分别由双线圈ab 和cd (匝数都为n 1)、ef 和gh (匝数都为n 2)组成。用I 1和U 1表示输入电流和电压,用I 2和U 2表示输出电流和电压。在下列四种接法中,符合关系1 2212121,n n I I n n U U ==的有: (A ) b 与c 相连,以a 、d 为输入端;f 与g 相连,以e 、h 为输入端。 (B ) b 与c 相连,以a 、d 为输入端;e 与g 相连、f 与h 相连作为输入端。 (C ) a 与c 相连,b 与d 相连作为输入端;f 与g 相连,以e 、h 为输出端。 (D ) a 与c 相连,b 与d 相连作为输入端;e 与g 相连、f 与h 相连作为输出端。 析与解:一般的选择题,是从题干所给的已知条件去求解,解出结果与选项比较,哪个正确选哪个。但本题我们不能根据两个公式去求解法,而只能逐一选项讨论哪种解法能得出题干给出的公式。 对(A ),初级ab 和cd 两线圈串联,总匝数为2 n 1,次级ef 和gh 两线圈亦串联,总 高中物理解题方法专题指导 方法专题一:图像法解题 一、方法简介 图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的. 高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题. 二、典型应用 1.把握图像斜率的物理意义 在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同. 2.抓住截距的隐含条件 图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得关注的地方,常常是题目中的隐含条件. 例1、在测电池的电动势和内电阻的实验中, 根据得出的一组数据作出U-I图像,如图所示, 由图像得出电池的电动势E=______ V,内电阻 r=_______ Ω. 3.挖掘交点的潜在含意 一般物理图像的交点都有潜在的物理含意,解题中往往又是一个重要的条件,需要我们多加关注.如:两个物体的位移图像的交点表示两个物体“相遇”. 例2、A、B两汽车站相距60 km,从A站每隔10 min向B站开出一辆汽车,行驶速度为60 km/h.(1)如果在A站第一辆汽车开出时,B站也有一辆汽车以同样大小的速度开往A站,问B站汽车在行驶途中能遇到几辆从A站开出的汽车?(2)如果B站汽车与A站另一辆汽车同时开出,要使B站汽车在途中遇到从A站开出的车数最多,那么B站汽车至少应在A站第一辆车开出多长时间后出发(即应与A站第几辆车同时开出)?最多在途中能遇到几辆车?(3)如果B站汽车与A站汽车不同时开出,那么B站汽车在行驶途中又最多能遇到几辆车? 2逆向思维法 故事链接:传统的破冰船,都是依靠自身的重量来压碎冰块的,因此它的头部都采用高硬度材料制成,而且设计得十分笨重,转向非常不便,所以这种破冰船非常害怕侧向漂来的流水。前苏联的科学家运用逆向思维法,变向下压冰为向上推冰,即让破冰船潜入水下,依靠浮力从冰下向上破冰。新的破冰船设计得非常灵巧,不仅节约了许多原材料,而且不需要很大的动力,自身的安全性也大为提高。遇到较坚厚的冰层,破冰船就像海豚那样上下起伏前进,破冰效果非常好。这种破冰船被誉为“本世纪最有前途的破冰船”。 以前的发电机共同的构造是各有一个定子和一个转子,定子不动,转子转 动。1994年,我国著名的物理学家苏卫星突发奇想,利用逆向思维法,让定子也“旋转起来”。他经过多次的实验,发明了“两向旋转发电机”定子也转动,发电效率比普通发电机提高了四倍。同年8月获中国高新科技杯金奖,并受到联合国TIPS 组织的关注。1996年,丹麦某大公司曾想以300万元人民币买断其专利,可见其发明价值之巨大。说到“两向旋转发电机”的发明,也应归功于逆向思维。 逆向思维法就是打破原来的顺序或向问题的反方向去思考的一种思维方式。常用的逆向思维法有过程逆向思维法和状态逆向思维法。下面分别举例说明。 (1) 过程逆向思维法 [例题1]有一个斜面和竖直放置的半径为2.5m 的半圆形环 组成的光滑轨道如图所示,要想在水平地面上抛出一小球, 使它在半环的的最高点A 平滑地(无碰撞)进入环形轨道下 落到D 点,再沿斜面上升到离地面为10m 高的B 点,求小球 在距D 多远的地方以多大的速度与地面成多大的角度抛出才 能到达B 点? 解析:由于轨道光滑,不计空气阻力,所以小球从C 到A 到D 到B 运动与B 到D 到A 到C 的运动是可逆的,所以我们可采用逆向思维法,将小球从B 点静止释放求到C 点的速度大小方向以及位置。设小球在A 点时的速度为A v ,以地面为零势面,根据机械能守恒定律 B 到A 的过程R mg mv mgh A 22 12+= 解得s m gR gh v A /1042=-= B 到C 的过程221c mv mgh =解得s m gh v C /2102== A 到作平抛运动 竖直速度s m v v v A C y /102 2=-= 设速度与水平方向夹角为α则1tan ==A y v v α所以α为45度, 下落的时间g R t 4=水平位移m g R v t v x A A 204=== 高中物理解题方法---整体法和隔离法 选择研究对象是解决物理问题的首要环节.在很多物理问题中,研究对象的选择方案是多样的,研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度。合理选择研究对象会使问题简化,反之,会使问题复杂化,甚至使问题无法解决。隔离法与整体法都是物理解题的基本方法。 隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究,这个研究对象可以是一个物体,也可以是物体的一个部分,广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。 整体法是将几个物体看作一个整体,或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立,但两者在本质上是统一的,因为将几个物体看作一个整体之后,还是要将它们与周围的环境隔离开来的。 这两种方法广泛地应用在受力分析、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等问题中。 对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采用整体法。如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体的运动状态相同,一般首先考虑整体法。对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法。 一、静力学中的整体与隔离 通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,用隔离法.解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。 【例1】在粗糙水平面上有一个三角形木块a ,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b 和c ,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块( ) A .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右 B .有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左 C .有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能确定 D .没有摩擦力的作用 【解析】由于三物体均静止,故可将三物体视为一个物体,它静止于水平面上,必无摩擦力作用,故选D . 【点评】本题若以三角形木块a 为研究对象,分析b 和c 对它的弹力和摩擦力,再求其合力来求解,则把问题复杂化了.此题可扩展为b 、c 两个物体均匀速下滑,想一想,应选什么? 【例2】有一个直角支架AOB ,AO 水平放置,表面粗糙,OB 竖直向下,表面光滑,AO 上套有小环P ,OB 上套有小环Q ,两环质量均为m ,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如图。现将P 环向左移一小段距离,两 环再次 A O B P Q 高中物理解题方法高考物理知识点总结物理题解常用的两种方法: 分析法的特点是从待求量出发,追寻待求量公式中每一个量的表达式,(当然结合题目所给的已知量追寻),直至求出未知量。这样一种思维方式“目标明确”,是一种很好的方法应当熟练掌握。 综合法,就是“集零为整”的思维方法,它是将各个局部(简单的部分)的关系明确以后,将各局部综合在一起,以得整体的解决。 综合法的特点是从已知量入手,将各已知量联系到的量(据题目所给条件寻找)综合在一起。 实际上“分析法”和“综合法”是密不可分的,分析的目的是综合,综合应以分析为基础,二者相辅相成。 正确解答物理题应遵循一定的步骤 第一步:看懂题。所谓看懂题是指该题中所叙述的现象是否明白?不可能都不明白,不懂之处是哪,哪个关键之处不懂,这就要集中思考“难点”,注意挖掘“隐含条件。”要养成这样一个习惯:不懂题,就不要动手解题。 若习题涉及的现象复杂,对象很多,须用的规律较多,关系复杂且隐蔽,这时就应当将习题“化整为零”,将习题化成几个过程,就每一过程进行分析。 第二步:在看懂题的基础上,就每一过程写出该过程应遵循的规律,而后对各个过程组成的方程组求解。 第三步:对习题的答案进行讨论(讨论不仅可以检验答案是否合理,还能使读者获得进一步的认识,扩大知识面。 一、静力学问题解题的思路和方法 1.确定研究对象:并将“对象”隔离出来-。必要时应转换研究对象。这种转换,一种情况是换为另一物体,一种情况是包括原“对象”只是扩大范围,将另一物体包括进来。 2.分析“对象”受到的外力,而且分析“原始力”,不要边分析,边处理力。以受力图表示。 3.根据情况处理力,或用平行四边形法则,或用三角形法则,或用正交分解法则,提高力合成、分解的目的性,减少盲目性。 4.对于平衡问题,应用平衡条件?F,0,?M,0,列方程求解,而后讨论。 5.对于平衡态变化时,各力变化问题,可采用解析法或图解法进行研究。 静力学习题可以分为三类: ? 力的合成和分解规律的运用。 ? 共点力的平衡及变化。 ? 固定转动轴的物体平衡及变化。 认识物体的平衡及平衡条件 ,对于质点而言,若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运动,即加速度为零,则称为平衡,欲使质点平衡须有?F,0。若将各力正交分解则 有:?F,0,?F,0 。 XY ,对于刚体而言,平衡意味着,没有平动加速度即,0,也没有转动加速度即,,0(静止或匀逮转动),此时应有:?F,0,?M,0。 这里应该指出的是物体在三个力(非平行力)作用下平衡时,据?F,0可以引伸得出以下结论: be carried out in time rust and antirust paint twice. While skeleton construction curtain wall fireproof, antisepsis, mine should be simultaneously, all skeletons complete after the required time and 高中物理解题方法大全 物理题解常用的两种方法: 分析法的特点是从待求量出发,追寻待求量公式中每一个量的表达式,(当然结合题目所给的已知量追寻),直至求出未知量。这样一种思维方式“目标明确”,是一种很好的方法应当熟练掌握。 综合法,就是“集零为整”的思维方法,它是将各个局部(简单的部分)的关系明确以后,将各局部综合在一起,以得整体的解决。 综合法的特点是从已知量入手,将各已知量联系到的量(据题目所给条件寻找)综合在一起。 实际上“分析法”和“综合法”是密不可分的,分析的目的是综合,综合应以分析为基础,二者相辅相成。 正确解答物理题应遵循一定的步骤 第一步:看懂题。所谓看懂题是指该题中所叙述的现象是否明白?不可能都不明白,不懂之处是哪?哪个关键之处不懂?这就要集中思考“难点”,注意挖掘“隐含条件。”要养成这样一个习惯:不懂题,就不要动手解题。 若习题涉及的现象复杂,对象很多,须用的规律较多,关系复杂且隐蔽,这时就应当将习题“化整为零”,将习题化成几个过程,就每一过程进行分析。 第二步:在看懂题的基础上,就每一过程写出该过程应遵循的规律,而后对各个过程组成的方程组求解。 第三步:对习题的答案进行讨论.讨论不仅可以检验答案是否合理,还能使读者获得进一步的认识,扩大知识面。 一、静力学问题解题的思路和方法 1.确定研究对象:并将“对象”隔离出来-。必要时应转换研究对象。这种转换,一种情况是换为另一物体,一种情况是包括原“对象”只是扩大范围,将另一物体包括进来。 2.分析“对象”受到的外力,而且分析“原始力”,不要边分析,边处理力。以受力图表示。 3.根据情况处理力,或用平行四边形法则,或用三角形法则,或用正交分解法则,提高力合成、分解的目的性,减少盲目性。 4.对于平衡问题,应用平衡条件∑F=0,∑M=0,列方程求解,而后讨论。 5.对于平衡态变化时,各力变化问题,可采用解析法或图解法进行研究。 静力学习题可以分为三类: ①力的合成和分解规律的运用。 ②共点力的平衡及变化。 ③固定转动轴的物体平衡及变化。 认识物体的平衡及平衡条件 对于质点而言,若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运动,即加速度α为零,则称为平衡,欲使质点平衡须有∑F=0。若将各力正交分解则有:∑F X=0,∑F Y=0 。 对于刚体而言,平衡意味着,没有平动加速度即α=0,也没有转动加速度即β=0(静止或匀逮转动),此时应有:∑F=0,∑M=0。 物理快速解题技巧 技巧一、巧用合成法解题 【典例1】 一倾角为θ的斜面放一木块,木块上固定一支架,支架末端用丝线悬挂一小球,木块在斜面上下滑时,小球与木块相对静止共同运动,如图2-2-1所 示,当细线(1)与斜面方向垂直;(2)沿水平方向,求上述两种情况下木 块下滑的加速度. 解析:由题意可知小球与木块相对静止共同沿斜面运动,即小球与木块 有相同的加速度,方向必沿斜面方向.可以通过求小球的加速度来达到求解 木块加速度的目的. (1)以小球为研究对象,当细线与斜面方向垂直时,小球受重力mg 和细线的拉力T ,由题意可知,这两个力的合力必沿斜面向下,如图2-2-2 所示.由几何关系可知F 合=mgsin θ 根据牛顿第二定律有mgsin θ=ma 1 所以a 1=gsin (2)当细线沿水平方向时,小球受重力mg 和细线的拉力T ,由题意可知,这两个力的合力也必沿斜面向下,如图2-2-3所示.由几何关系可知F 合=mg /sin θ 根据牛顿第二定律有mg /sin θ=ma 2 所以a 2=g /sin θ. 【方法链接】 在本题中利用合成法的好处是相当于把三个力放在一个直角三角形中,则利用三角函数可直接把三个力联系在一起,从而很方便地进行力的定量计算或利用角边关系(大角对大边,直角三角形斜边最长,其代表的力最大)直接进行力的定性分析.在三力平衡中,尤其是有直角存在时,用力的合成法求解尤为简单;物体在两力作用下做匀变速直线运动,尤其合成后有直角存在时,用力的合成更为简单. 技巧二、巧用超、失重解题 【典例2】 如图2-2-4所示,A 为电磁铁,C 为胶木秤盘,A 和C (包括支架)的总质量为M ,B 为铁片,质量为m ,整个装置 用轻绳悬挂于O 点,当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻 绳上拉力F 的大小满足 A.F=Mg B.Mg <F <(M+m )g C .F=(M+m )g D.F >(M+m )g 解析:以系统为研究对象,系统中只有铁片在电磁铁吸引下向上做加速运动,有向上的 θ 图2-2-1 θ mg T F 合 图2-2-2 θ mg F 合 T 图2-2-3 图2-2-4 - 1 - 高中物理解题方法之极值法 江苏省特级教师 戴儒京 高中物理中的极值问题,是物理教学研究中的活跃话题。本文通过例题归纳综合出极值问题的四种主要解法。 一、 二次函数求极值 二次函数a ac b a b x a c bx ax y 44)2(222 --+=++=,当a b x 2-=时,y 有极值 a b a c y m 442 -=,若a>0,为极小值,若a<0,为极大值。 例1试证明在非弹性碰撞中,完全非弹性碰撞(碰撞后两物体粘合在一起)动能损失最大。 设第一个物体的质量为1m ,速度为1V 。第二个物体的质量为2m ,速度为2V 。碰撞以后的速度分别为'1V 和' 2V 。假使这四个速度都在一条直线上。 根据动量守恒定律有:' +'=+22112211V m V m V m V m (1) 如果是完全非弹性碰撞,两物体粘合在一起,(1)则变为 V m m V m V m '+=+)(212211,即2 12 211m m V m V m V ++= ' (2) 现在就是要证明,在满足(1)式的碰撞中,动能损失最大的情况是(2)式。 碰撞中动能损失为 ΔE k =( )2 2 ()222 2 22 112 22211'+ '-+v m v m v m v m (3) 转变为数学问题:ΔE k 为v 的二次函数: 由(1)得:v 2ˊ=2 112211) (m v m v m v m ' -+ (4) 将(4)代入(3)得: k =++++-'12221112'1211)(2)(v m v m v m m v m m m m [2 222112 222112)(22m v m v m v m v m +- +] 二次函数求极值, 高中物理解题方法例 话:7割补法 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 7割补法 就是对研究对象进行适当的分割、补充来处理问题的一种方法。下面举例说明。 [例题1]如果将质量为m 的铅球放于地心处,再在地球内部距地心R/2(R 为地球半径)处挖去质量为M 的球体,如图所示,则铅球受到地球引力的大小为多少? 解析:如果将挖去质量为M 的球体补上,这一个完整的球体,一个完整的质量均匀的球体放入其中心处的铅球的引力为0,由此可见挖去的质量为M 球体对铅球的力与剩下部分对铅球的力相平衡,即2 24 )2 (R GMm R Mm G F F ===挖去剩下 方向为沿挖去小球与地球球心连线向左。 [例题2]现有半球形导体材料,接成如 图所示的两种形式,则两种接法的电阻之比为多少? 解析:如果将a 、b 图中的两半球平分,如图所示,设1/4球形材料的电阻为R ,a 是两个1/4球形材料的并联,所以2 R R a =而b 是两个1/4球形材料的串联,所以R R b 2=,所以4:1:=b a R R [例题3]一带电粒子以速度V 沿半径为a 的圆形磁场的半径方向射入磁场,穿越磁场的时间为1t ;该粒子又以相同的速度V 从边长为a 的正方形磁场一边的中点垂直于该边射入磁场,穿越磁场的时间为2t ,则1t 2t 的大小关系为( ) A 、1t =2t B 、1t ?2t C 、1t ?2t D 、都有可能 解析:如果将b 图中正方形磁场挖去一个半径为a 的圆形磁场,再将a 图中的半径为a 的圆形磁场补上,如图c 所示,假设电荷带负电,如果从切点射出,则时间相同1t =2t ,如果不从切点射出,则时间相同1t ?2t ,正确的选项为A 、C " 高中物理解题方法指导 (完整版) 物理题解常用的两种方法: 分析法的特点是从待求量出发,追寻待求量公式中每一个量的表达式,(当然结合题目所给的已知量追寻),直至求出未知量。这样一种思维方式“目标明确”,是一种很好的方法应当熟练掌握。 综合法,就是“集零为整”的思维方法,它是将各个局部(简单的部分)的关系明确以后,将各局部综合在一起,以得整体的解决。 综合法的特点是从已知量入手,将各已知量联系到的量(据题目所给条件寻找)综合在一起。 实际上“分析法”和“综合法”是密不可分的,分析的目的是综合,综合应以分析为基础,二者相辅相成。 正确解答物理题应遵循一定的步骤 - 第一步:看懂题。所谓看懂题是指该题中所叙述的现象是否明白不可能都不明白,不懂之处是哪哪个关键之处不懂这就要集中思考“难点”,注意挖掘“隐含条件。”要养成这样一个习惯:不懂题,就不要动手解题。 若习题涉及的现象复杂,对象很多,须用的规律较多,关系复杂且隐蔽,这时就应当将习题“化整为零”,将习题化成几个过程,就每一过程进行分析。 第二步:在看懂题的基础上,就每一过程写出该过程应遵循的规律,而后对各个过程组成的方程组求解。 第三步:对习题的答案进行讨论.讨论不仅可以检验答案是否合理,还能使读者获得进一步的认识,扩大知识面。 一、静力学问题解题的思路和方法 1.确定研究对象:并将“对象”隔离出来-。必要时应转换研究对象。这种转换,一种情况是换为另一物体,一种情况是包括原“对象”只是扩大范围,将另一物体包括进来。 2.分析“对象”受到的外力,而且分析“原始力”,不要边分析,边处理力。以受力图表示。 3.根据情况处理力,或用平行四边形法则,或用三角形法则,或用正交分解法则,提高力合成、分解的目的性,减少盲目性。 ^ 4.对于平衡问题,应用平衡条件∑F=0,∑M=0,列方程求解,而后讨论。 5.对于平衡态变化时,各力变化问题,可采用解析法或图解法进行研究。 静力学习题可以分为三类: ①力的合成和分解规律的运用。 ②共点力的平衡及变化。 ③固定转动轴的物体平衡及变化。 一、静力学: 1.几个力平衡,则一个力是与其它力合力平衡的力。 2.两个力的合力:F(max)-F(min)≤F合≤F(max)+F(min)。三个大小相等的共面共点力平衡,力之间的夹角为120°。 3.力的合成和分解是一种等效代换,分力与合力都不是真实的力,求合力和分力是处理力学问题时的一种方法、手段。 4.三力共点且平衡,则:F1/sinα1=F2/sinα2=F3/sinα3(拉密定理,对比一下正弦定理) 文字表述:三个力作用于物体上达到平衡时,则三个力应在同一平面内,其作用线必交于一点,且每一个力必和其它两力间夹角之正弦成正比5.物体沿斜面匀速下滑,则u=tanα6.两个一起运动的物体“刚好脱离”时:貌合神离,弹力为零。此时速度、加速度相等,此后不等。 7.轻绳不可伸长,其两端拉力大小相等,线上各点张力大小相等。因其形变被忽略,其拉力可以发生突变,“没有记忆力”。 8.轻弹簧两端弹力大小相等,弹簧的弹力不能发生突变。 9.轻杆能承受纵向拉力、压力,还能承受横向力。力可以发生突变,“没有记忆力”。 10、轻杆一端连绞链,另一端受合力方向:沿杆方向。 11、“二力杆”(轻质硬杆)平衡时二力必沿杆方向。 12、绳上的张力一定沿着绳子指向绳子收缩的方向。13、支持力(压力)一定垂直支持面指向被支持(被压)的物体,压力N不一定等于重力G。14、两个分力F1和F2的合力为F,若已知合力(或一个分力)的大小和方向,又知另一个分力(或合力)的方向,则第三个力与已知方向不知大小的那个力垂直时有最小值。 15、已知合力不变,其中一分力F1大小不变,分析其大小,以及另一分力F2。 五、极限法 方法简介 极限法是把某个物理量推向极端,即极大和极小或极左和极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论。极限法在进行某些物理过程的分析时,具有独特作用,恰当应用极限法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确。因此要求解题者,不仅具有严谨的逻辑推理能力,而且具有丰富的想象能力,从而得到事半功倍的效果。 赛题精讲 例1:如图5—1所示, 一个质量为m 的小球位于一质量可忽略的直立弹簧上方h 高度处,该小球从静止开始落向弹簧,设弹簧的劲度系数为k ,则物块可能获得的最大动能为 。 解析:球跟弹簧接触后,先做变加速运动,后做变减速运动,据此 推理,小球所受合力为零的位置速度、动能最大。所以速最大时有 mg = kx ① 由机械能守恒有:mg (h + x) = E k +12 kx 2 ② 联立①②式解得:E k = mgh -22 m g 2k 例2:如图5—2所示,倾角为α的斜面上方有一点O ,在O 点放一至斜面的光滑直轨道,要求一质点从O 点沿直轨道到达斜面P 点的时间最短。求该直轨道与竖直方向的夹角β 。 解析:质点沿OP 做匀加速直线运动,运动的时间t 应该与β 角有关,求时间t 对于β角的函数的极值即可。 由牛顿运动定律可知,质点沿光滑轨道下滑的加速度为: a = gcos β 该质点沿轨道由静止滑到斜面所用的时间为t ,则: 12at 2 =OP 所以: ① 由图可知,在ΔOPC 中有: o OP sin(90)-α=o OC sin(90) +α-β 图5— 1 图5—2 所以:OP =OC cos cos() αα-β ② 将②式代入①式得: t = 显然,当cos(α-2β) = 1 ,即β = 2α时,上式有最小值。 所以当β =2 α时,质点沿直轨道滑到斜面所用的时间最短。 此题也可以用作图法求解。 例3:从底角为θ的斜面顶端,以初速度v 0水平抛出一小球,不计空气阻力,若斜面足够长,如图5—3所示,则小球抛出后,离开斜面的最大距离H 为多少? 解析:当物体的速度方向与斜面平行时,物体离斜面最远。以水平向右为x 轴正方向,竖直向下为y 轴正方向,则由:v y = v 0tan θ = gt ,解得运动时间为t = 0v g tan θ 该点的坐标为: x = v 0t =20v g tan θ ,y =12gt 2 =20v 2g tan 2θ 由几何关系得:H cos θ+ y = xtan θ 解得小球离开斜面的最大距离为: H =20v 2g tan θ?sin θ 这道题若以沿斜面方向和垂直于斜面方向建立坐标轴,求解则更加简便。 例4:如图5—4所示,一水枪需将水射到离喷口的水平距离为3.0m 的墙外,从喷口算起,墙高为4.0m 。若不计空气阻力,取g = 10m/s 2 ,求所需的最小初速及对应的发射仰角。 解析:水流做斜上抛运动,以喷口O 为原点建立如图所示的直角坐标,本题的任务就是水流能通过点A (d 、h )的最小初速度和发射仰角。 根据平抛运动的规律,水流的运动方程为: 020x v cos t 1y v sin t gt 2 =α????=α?-?? 把A 点坐标(d 、h )代入以上两式,消去t ,得: 2 0v =-2 2gd 2(h d tan )cos -αα =2 gd d sin 2 h(cos 21) α- α+ 图5— 图5—4高中物理答题技巧归纳大全
高中物理解题方法例话:2转换法
一、高考物理中的“八大”解题思想方法
高中物理解题方法---整体法和隔离法
高中物理解题方法例话:2判别式法
专题导数法-高中物理八大解题方法含解析
高中物理-常考题型与解题方法全汇总
高中物理八大解题方法之七:逆向思维法
高中物理解题方法
高中物理解题方法例话:2逆向思维法
高中物理解题方法整体法和隔离法
最新高中物理解题方法+高考物理知识点总结优秀名师资料
高中物理解题方法大全
(完整版)高中物理解题技巧
高中物理八大解题方法之五:极值法
高中物理解题方法例话:7割补法
高中物理解题方法大全(完整版)
高中物理知识点总结和常用解题方法(带例题)
高中物理解题方法5.极限法