学案19中学物理方法(一)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,学案 中学物理方法（一）,掌握一些重要的物理思想方法和物理模型,对轻松应对高考考试显得尤为重要,.,中学物理常用的思想方法有图象法、整体法和隔离法、临界问题、极限与微元法、运用数学知识解决物理问题法、守恒思维、逆向思维法、等效法等,掌握这些方法,并能够在解题中灵活运用,可以快速解题,达到事半功倍的效果,.,类型一 图象法,中学物理中常见的图象类型，整个高中物理教材中有很多种不同类型的图象,按图形可分以下几类（见下表）,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,直,线,型,y,=,c,匀速直线运动的速度图象,电容器的,C,-,U,或,C,-,Q,图象,做匀速运动质点的速度是恒矢量,对于给定的电容器,其电容是恒定的,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,直,线,型,y,=,kx,v,0,=0,的匀加速直线运动的,v,-,t,图象（若,v,0,0,则截距不为零）,纯电组电路的,U,-,I,图象,电容器的,Q,-,U,图象,表示速度大小随时间线性增加,表示纯电阻电路中,I,随导体两端电压线性增加,电容器所带的电荷量,Q,与两极板间电压,U,成正比,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,直,线,型,y,=,a,-,kx,匀减速运动中的,v,-,t,图象,闭合电路的,U,-,I,图象（,U,=,E,-,Ir,）,表示物体的速度大小随时间线性减小,表示端电压随电流的增大而减小,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,抛,物,线,型,y,=,kx,2,小灯泡消耗的实际功率与外加电压的关系,P,-,U,图象,x,=,_,at,2,中的,x,-,t,图象,表示小灯泡消耗的实际功率随电压的增大而增大,且增大得越来越快,表示位移随时间增加且增加得越来越快,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,双,抛,物,线,型,y,=,x,纯电阻电路,U,-,R,图象（,U,=,R,）,纯电阻电路,的,-,R,图象,（,=,100%,）,表示纯电阻电,路中电源的端电,压随电阻而非线,性增加,表示纯电阻电,路中电源效率随,R,非线性增加,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,双,抛,物,线,型,y,=,纯电阻外电路的,I,-,R,图象（,I,=,）,纯电阻电路的,U,内,-,R,图象（,U,内,=,）,纯电阻电路的,P,总,-,R,图象（,P,总,=,）,表示外电路纯电阻时,闭合电路中电流随外电阻增加而非线性减小,表示电源中内电压随外电阻增加而非线性减小,闭合电路中的总功率随外电阻的增加而非线性减小,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,正,余,弦,曲,线,型,y,=,A,sin,x,振动的,x,-,t,图象,波动的,y,-,x,图象,交流电的,e,-,t,或,i,-,t,图象,表示某一振动质点的位移随时间按正（或余）弦规律变化,表示波在介质中传播时各个质点在同一时刻离开平衡位置的位移,表示矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时产生的,e,和,i,随时间变化的规律,类型,图线及其,函数形式,典型例子,物理意义,其,他,型,y,=,共振曲线的,A,-,f,图象,电源的,P,出,-,R,图象,受迫振动的物体的振幅随驱动力频率的变化规律,闭合电路中电源的输出功率随外电阻变化的规律,例,1,如图,1,（,a,）所示,木板与水平面间的夹角,可以随意改变,可视为质点的小物块从木板的底端以大小恒定的初速率,v,0,沿木板向上运动,所能上升的最大距离记为,x,今改变,而使,x,随之改变,根据所测量的若干组数据可以描绘出,x,-,曲线如图,1,（,b,）所示,若木板足够长,重力加速度,g,取,10 m/s,2,试根据,x,-,曲线和相关的物理规律,求,:,图,1,（,1,）小物块的初速率,v,0,；,（,2,）小物块与木板间的动摩擦因数,；,（,3,）对应于,x,-,曲线上,x,取最小值的,P,点的坐标,.,解析,（,1,）由图象可知，当,1,=/2,时,x,1,=5 m,此时小物块做竖直上抛运动,可得,v,0,=m/s=10 m/s,（,2,）由图象可知，当,2,=0,时,x,2,=10 m,此时木板水平,由动能定理得,:0-,mv,0,2,=-,mgx,2,=0.5,（,3,）当板与水平方向夹角为,时,沿斜面上滑的距离为,x,由动能定理得,:0-,m v,0,2,=-,mgx,sin,-,mgx,cos,即,x,=,令,a,=sin,+,cos,=,（,sin,+,cos,）,设,cos,=,所以,a,=sin,（,+,）,+,=,时,a,存在最大值,a,m,=,sin,0,=cos,=,arcsin,对应,x,的最小值为,x,min,=m=2 m,P,点的坐标值（,arcsin ,）,.,答案,（,1,）,10 m/s,（,2,）,0.5,（,3,）（,arcsin ,）,解题归纳,图象类试题是常见题,首先要从弄清图象中两个坐标轴表示的是哪两个量之间的关系,再关键是掌握图象所表示的函数关系并能与物理情境联系起来,.,然后关注图象上的信息,:,如斜率、坐标轴截距、交点坐标、面积、特殊数值等等,这些值往往对解题有突破性作用,.,关键是“图象与方程一一对应”,.,类型二 整体法和隔离法,1.,整体法,就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力,.,2.,隔离法,就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑其他物体所受的作用力,.,当所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,这时不必考虑内力的作用,;,当所涉及的物理问题是物体间的作用时,应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力,.,例,2,（,2009,南京模拟）如图,2,所示,物,体,A,放在物体,B,上,物体,B,放在光滑的水,平面上,已知,m,A,=6 kg,m,B,=2 kg,A,、,B,间,动摩擦因数,=0.2,A,物上系一细线,细,线能承受的最大拉力是,20 N,水平向右拉细线,下述中正确的是（,g,取,10 m/s,2,）（）,A.,当拉力,F,12 N,时,A,相对,B,滑动,C.,当拉力,F,=16 N,时,B,受,A,摩擦力等于,4 N,D.,在绳可以承受的范围内,无论拉力,F,多大,A,相对,B,始终静止,图,2,解析,A,、,B,间的最大静摩擦力,F,fm,=,m,A,g,=0.2610 N=12 N,当,F,=16 N,时,A,、,B,整体加速度,a,=m/s,2,=2 m/s,2,则,A,、,B,间摩擦力,F,f,=,m,B,a,=22 N=4 N,F,fm,选项,C,正确；当,F,=20 N,时,a,=m/s,2,=2.5 m/s,2,则,A,、,B,间摩擦力,F,f,=,m,B,a,=22.5 m/s,2,=5 N,m,.,用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧,两金属杆都处于水平位置,.,整个装置处于一个与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为,B,.,将两棒和导线组成系统由静止释放,经过一段时间后金属杆,ab,正好匀速向下运动,求运动的速度,.,图,3,解析,设杆匀速运动速度为,v,回路中电动势,E,=2,BLv,I,=,对棒,ab,:,Mg,-,F,T,-,ILB,=0,对棒,cd,:,F,T,-,mg,-,ILB,=0,解得,v,=,答案,类型三 临界法,利用临界值的特点解决物理问题,一般思路是通过分析,过程,抓住临界状态,确定临界条件,从而建立临界方程,.,临界值主要有以下几方面的应用,:,1.,挖掘隐含的临界条件,挖掘隐含的临界条件的基本方法有两种,:,（,1,）抓住关键性的字眼,理解其物理意义,找出临界,条件,.,题中往往有“至多”“最大”“恰好”“刚刚”等词语,说明物体正处在临界状态,.,（,2,）缜密分析题意,由变化过程的前后联系,找准衔接,点,从而确定临界条件,.,2.,比较物理条件或物理状态,研究某些问题时,对某状态（或某条件）所对应的物理过程一时难以确定,我们可以设法找出临界状态值作为判断的依据,确定某状态（或某条件）下所对应的物理过程,.,3.,确定物理量的区间范围,物理量变化范围的边界值,也就是一个临界条件,.,因而可以将求解物理量的区间范围问题转化为求解临界条件下的临界值问题,.,例,3,图,4,中的,AOB,是游乐场中的滑道模,型,它位于竖直平面内,由两个半径都,是,R,的 圆周连接而成,它们的圆心,O,1,、,O,2,与两圆弧的连接点,O,在同一竖,直直线上,O,2,B,沿水池的水面,.,一质量为,m,的小滑块可由弧,AO,的,A,点从静止开始下滑,.,（,1,）若小滑块下滑到,O,点,求此时小滑块的速度及小滑块对滑道的压力,;,（,2,）若小滑块刚滑过,O,点时恰对滑道无压力，求小滑块从何处开始下滑并求出滑块落在水平面的位置与,O,2,之间的距离（用该处到,O,1,的连线与过,O,1,的竖直线的夹角表示）,;,图,4,（,3,）若小滑块从,O,点由静止开始下滑到脱离滑道,求,:,小滑块在何处将脱离滑道,?,（用该处到,O,2,的连线与过,O,2,的竖直线的夹角表示）,解析,（,1,）设小滑块到,O,时的速度为,v,0,由机械能守,恒定律可得,mgR,=,mv,0,2,得,v,0,=,方向水平向右,对在,O,点位置时的小滑块进行受力分析,得,F,-,mg,=,，得,F,=3,mg,根据牛顿第三定律知,小滑块对滑道的压力大小是,3,mg,方向竖直向下,.,（,2,）若小滑块下滑到,O,点恰好对滑道无压力,则有,mg,=,假设从,P,处释放滑块,PO,1,与,OO,1,夹角为,则由机械能守恒定律可得,mgR,（,1-cos,）,=,mv,2,解以上两式得,=60,从,O,点开始滑块做平抛运动,设滑块落在,C,点,有,R,=,gt,2,x,=,vt,得,x,=,R,（,3,）设在,Q,处滑块脱离滑道,O,2,Q,与,OO,2,的夹角为,滑块在,Q,处有,mg,cos,=,由机械能守恒定律得,mgR,（,1-cos,）,=,mv,1,2,得,cos,=2/3,=arccos 2/3.,答案,（,1,）方向水平向右,3,mg,（,2,）,R,（,3,）,arccos 2/3,类型四 极限类推法,极限类推法是根据有关物理规律,在不超出该规,律适用的环境条件下,对其所涉及的变量作合理的延,伸,并通过对变量取特殊值（一般为极限值）进行比,较,作出相关的判断的一种解题方法,.,该方法适用的题,型多为客观选择题,其优点是速度快,准确度高,.,1.,对单调变化的物理过程,:,常采用对物理过程初状态和极限状态赋值分析对比,判断出物理过程变化的趋势,.,2.,对非单调变化的物理过程（仅限于物理过程变化隐含一个转折点,并且初状态和极限状态赋值结果接近）,.,3.,对于非单调变化的物理过程,采用对物理过程初状态和极限状态赋值,结果接近；再对物理过程中间状态赋值,其结果常与上不同,由于物理过程变化只隐含一个转折点,通过比较,可判断出物理过程变化的趋势,.,例,4,（,2009,运河中学）竖直墙壁与水平地面均光滑,且绝缘,小球,A,、,B,带有同种电荷,用指向墙面的水,平推力,F,作用于小球,B,两球分别静止在竖直墙面和,水平地面上,如图,5,所示,.,如果将小球,B,向左推动少许,当两球重新达到平衡时,与原来的平衡状态相比较,（）,A.,推力,F,变大,B.,竖直墙壁对小球,A,的弹力不变,C.,地面对小球,B,的支持力不变,D.,两个小球之间的距离变大,图,5,解析,运用极限法,即考虑把,B,推到墙角时的状态,再隔离,A,球,易知,B,对,A,的库仑力竖直向上,即与,A,的重力平衡,可见此时墙面对,A,的支持力,F,A,