【摘 要】高中物理在解題過程中最怕遇到物理情景豐富多彩,物理過程冗長的綜合類型題,此類題經(jīng)常與功能關(guān)系相結(jié)合,更是讓大部分學(xué)生覺得棘手。某天忽然看到一句話:武術(shù)追求的最高境界,就是手中無劍,心中也無劍。解物理題的最高境界難道不也是這樣嗎?正如學(xué)武術(shù),不可能天生就會(huì)的,要先一招一式慢慢扎實(shí)地學(xué),然后把各招式融成一體,靈活使用,變幻莫測。學(xué)物理就象學(xué)武術(shù)一樣,一招一式學(xué)。你會(huì)發(fā)現(xiàn),再復(fù)雜的物理題也變得簡單了。
【關(guān)鍵詞】高中物理 計(jì)算題 解題技巧 有效審題
中圖分類號:G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2013.11.012
一、先學(xué)招式,注意各種定理定律的使用條件
力學(xué)領(lǐng)域中功能關(guān)系的主要形式有:
(1)合外力做的功等于物體動(dòng)能的增量,這就是動(dòng)能定理。
表達(dá)式:W合=ΔEK公式使用條件:在高中階段只要參照系選擇地球,那么在宏觀低速的條件下,所有的物理過程均可使用,可以說是“萬能”公式。(2)重力做的功等于重力勢能增量的負(fù)值。(3)一對滑動(dòng)摩擦力對系統(tǒng)所做的總功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量。靜摩擦力做功不會(huì)引起內(nèi)能的變化,但滑動(dòng)摩擦力做功導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能。(4)機(jī)械能守恒定律:公式使用條件:慣性參考系,外力不做功,內(nèi)力只有重力、彈力做功。引申:除重力、彈簧彈力之外的其他力的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量:W其他=△E
除了掌握以上幾種功和能的關(guān)系,還必須掌握兩個(gè)很有用的公式:動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律。
(1)動(dòng)量定理:I合=mv2-mv1研究對象:單個(gè)質(zhì)點(diǎn),一段時(shí)間。應(yīng)用條件:慣性參考系。(2)動(dòng)量守恒:I1=I2研究對象:系統(tǒng)。應(yīng)用條件:系統(tǒng)所受外力為零或不受外力作用。
二、審題時(shí)要“慢”步走:
把每一句話所包含的物理過程翻譯成它所符合的物理規(guī)律,并用公式表達(dá)出來。力學(xué)規(guī)律選用原則可簡單歸納如下:
1.與位移有關(guān)的運(yùn)動(dòng)過程一般要考慮動(dòng)能定理。2.與時(shí)間有關(guān)的物理過程可考慮動(dòng)量定理(或牛頓運(yùn)動(dòng)定律加運(yùn)動(dòng)學(xué)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律)。3.與相對位移有關(guān)的物理過程優(yōu)先考慮能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。
遇到碰撞、反沖、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時(shí)可考慮動(dòng)量守恒定律,但要注意研究的問題是否滿足守恒的條件。
以一道高考物理關(guān)于力學(xué)的計(jì)算題為例,一起來慢步走吧:例1、已知O、A、B、C為同一直線上的四點(diǎn),A、B間的距離為l1,B、C間的距離為l2。一物體自O(shè)點(diǎn)由靜止出發(fā),沿此直線做勻加速運(yùn)動(dòng),依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)。已知物體通過A、B段與B、C段所用的時(shí)間相等。求O與A的距離。
分析:這個(gè)題目據(jù)有的學(xué)生考后反映做了很久,一直做不出來。原因是未知量太多,不敢大膽去設(shè)。解題的技巧之一:不管題目有用沒用,需要用到的物理量大膽設(shè)出來,相信車到山前必有路。
已知O、A、B、C為同一直線上的四點(diǎn),AB間的距離為l1,BC間的距離為l2。
思1:題目中沒有其他已知物理量,答案必由l1、l2及其他常量來表示。
一物體自O(shè)點(diǎn)由靜止出發(fā),沿此直線做勻加速運(yùn)動(dòng),依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)。
思2:物體做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),隱含條件是整個(gè)過程加速度必相等。
已知物體通過AB段與BC段所用的時(shí)間相等。
思3:明確提示AB段與BC段的時(shí)間相等。
大膽假設(shè)物體通過AB段與BC段所用的時(shí)間相等均為t,加速度為a。
利用在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)通過的位移之差等于一個(gè)常量得:
L2-l1=at2 ① 再利用B點(diǎn)是A、C兩點(diǎn)的中間時(shí)刻,又有:
vB=(l1+l2)/2t ② (發(fā)現(xiàn)無形中引入一個(gè)新的物理量VB,那么必須再找另一關(guān)系式)
vB2=2a(l+l1) ③ 由以上三式就可求出未知量l=(3l1- L)2/8(L2-l1)
例2、圖中滑塊和小球的質(zhì)量均為m,滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動(dòng),小球與滑塊上的懸點(diǎn)O由一不可伸長的輕繩相連,輕繩長為l。開始時(shí),輕繩處于水平拉直狀態(tài),小球和滑塊均靜止?,F(xiàn)將小球由靜止釋放,當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),滑塊剛好被一表面涂有粘性物質(zhì)的固定擋板粘住,在極短的時(shí)間內(nèi)速度減為零。小球繼續(xù)向左擺動(dòng),當(dāng)輕繩與豎直方向的夾角θ=60°時(shí)小球達(dá)到最高點(diǎn)。求:(1)從滑塊與擋板接觸到速度剛好變?yōu)榱愕倪^程中,擋板阻力對滑塊的沖量;(2)小球從釋放到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過程中,繩的拉力對小球做功的大小。
我們把整個(gè)題目進(jìn)行“對號入座”,即是認(rèn)真審題的過程:圖中滑塊和小球的質(zhì)量均為m,滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動(dòng),小球與滑塊上的懸點(diǎn)O由一不可伸長的輕繩相連,輕繩長為l。
思1:光滑即沒有摩擦力,暗示當(dāng)小球下落時(shí)系統(tǒng)水平方向不受外力,水平方向動(dòng)量守恒,同時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
開始時(shí),輕繩處于水平拉直狀態(tài),小球和滑塊均靜止。
思2:系統(tǒng)總動(dòng)量為零。
結(jié)論:由于滑塊與小球質(zhì)量相等,根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒,系統(tǒng)總動(dòng)量為零,那么滑塊與小球在水平方向的分速度必大小相等,方向相反!
現(xiàn)將小球由靜止釋放,當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),滑塊剛好被一表面涂有粘性物質(zhì)的固定擋板粘住。
思3:根據(jù)題意可畫出如圖2所示的狀態(tài)。此時(shí),小球與滑塊的速度均為水平方向,根據(jù)前面的分析:在滑塊被粘住之前水平方向動(dòng)量守恒,同時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能守恒。得:
mV1=mV2 ① mV12/2+mV22/2=mgl ② 解得: V1=V2 =
在極短的時(shí)間內(nèi)速度減為零。
思4:碰撞過程用動(dòng)量定理!
以向右為正方向,對滑塊:I=0-mV1 得I=-m 方向向左。
小球繼續(xù)向左擺動(dòng),當(dāng)輕繩與豎直方向的夾角θ=600時(shí)小球達(dá)到最高點(diǎn)。
此時(shí)你對整個(gè)題目的物理過程了如指掌,現(xiàn)在題目要問什么物理量,你都有十分的把握了,看一下題目所求的物理量,第一問已解決,第二問是:小球從釋放到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過程中,繩的拉力對小球做功的大小?這一過程可翻譯為四個(gè)字:動(dòng)能定理!
對小球,設(shè)拉力對小球所做的功為W,依動(dòng)能定理有:
W+mgl=mV22/2 ③ 解得:W=-mgl/2
三、總結(jié)
翻譯法的技巧之一:不管題目有用沒用,需要用到的物理量大膽設(shè)出來,相信車到山前必有路。
翻譯法的技巧之二:只要有句子,就有相應(yīng)的物理公式,只要寫對了物理過程,不管這個(gè)題目你會(huì)不會(huì)解到最后,都有分?jǐn)?shù)可得。(在解題過程中,原始式子占據(jù)絕大部分分?jǐn)?shù),最后解題結(jié)果只占一小部分分?jǐn)?shù)而已。)
要做好“慢審題,快解題”的工作,必須對各大定理定律的基本概念掌握非常到位,特別是功能關(guān)系的能量題,抓住我們的解題技巧、方法,難題也會(huì)被分解成一道道簡單題,而且,當(dāng)你不斷嘗試這類題的解題過程時(shí),你的速度將會(huì)不斷加快,到最后,你就會(huì)感受到“無招勝有招”的感覺了。