江蘇省鄭集高級(jí)中學(xué)城區(qū)學(xué)校(221116 )

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物理思想方法在高考試題中的考查與運(yùn)用

江蘇省鄭集高級(jí)中學(xué)城區(qū)學(xué)校(221116 )

李勝?gòu)?qiáng)●

高中物理教學(xué)不僅僅是讓學(xué)生單純的掌握物理知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的物理思想和物理方法，進(jìn)而要求學(xué)生能用物理思想和物理方法去解決日常生活中的物理問題．高中物理常用的思想方法主要有以下幾種：

1.整體法和隔離法

整體法是在確定研究對(duì)象或研究過程時(shí)，把多個(gè)物體看作為一個(gè)整體或多個(gè)過程看作整個(gè)過程的方法；隔離法是把單個(gè)物體作為研究對(duì)象或只研究一個(gè)孤立過程的方法.

例1 如圖1所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升.夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動(dòng)，力F的最大值是( ).

2．對(duì)稱法

物理問題中有一些物理過程或是物理情景是具有對(duì)稱性的，有時(shí)利用物理問題的這一特點(diǎn)求解，可使問題簡(jiǎn)單化.

例2 一汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到停止.下列(圖2)速度v和位移x的關(guān)系圖像中，能描述該過程的是( ).

解析 本題考查利用v-x圖像描述勻變速運(yùn)動(dòng)，高中物理教學(xué)中v-t圖像，x-t圖像和a-t圖像是學(xué)生非常熟悉的，但此題考查的卻是學(xué)生不太熟悉的v-x圖像，很多學(xué)生對(duì)此一籌莫展.但根據(jù)題目敘述的物理情景僅僅抓住對(duì)稱性的物理過程，故v-x圖像也具有某種層面的對(duì)稱性，從而排除B和C.再根據(jù)v-x圖像斜率的物理意義做出判斷.答案:A

3． 構(gòu)建物理模型法

物理學(xué)很大程度上，可以說是一門模型課.無論是所研究的實(shí)際物體，還是物理過程或是物理情境，大都是理想化模型.求解物理問題，很重要的一點(diǎn)就是迅速把所研究的問題歸宿到學(xué)過的物理模型上來，即所謂的建模.尤其是對(duì)新情境問題，這一點(diǎn)就顯得更突出.

例3 如圖3所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( ).

A．大小和方向均不變

B．大小不變，方向改變

C．大小改變，方向不變

D．大小和方向均改變

解析 本題情景設(shè)計(jì)新穎，物理過程單一，考查的實(shí)質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的合成與分解.解題過程可與小船過河模型聯(lián)系，橡皮在水平方向上向右勻速移動(dòng)，同時(shí)豎直方向上也以相同的速度向上移動(dòng)，橡皮運(yùn)動(dòng)的合速度的大小和方向均不變，且夾角為45°.答案:A

4. 極限思維方法

極限思維方法是在研究物理量的連續(xù)變化過程中將問題推向極端狀態(tài)，從而對(duì)問題進(jìn)行分析和推理的一種思維辦法.

例4 將一只皮球豎直向上拋出，皮球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時(shí)間t關(guān)系的圖象(圖4)，可能正確的是( ).

解析 在上升過程中皮球的加速度a一直在變化，由牛頓第二定律可得mg+kv=ma，a與v成線性關(guān)系但a(或v)與t成非線性關(guān)系，這樣就加大了數(shù)理結(jié)合的難度.但若考慮到皮球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度v=0，此時(shí)具有最小的加速度a=g，由此得出皮球在上升過程中加速度a逐漸減小并趨近g.本題利用極限的物理思想快速巧妙得出正確答案.答案:C

5. 等效轉(zhuǎn)換法

等效法，就是在保證效果相同的前提下，將一個(gè)復(fù)雜的物理問題轉(zhuǎn)換成較簡(jiǎn)單問題的思維方法，其基本特征為等效替代.

例5 如圖5所示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球.在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).在此過程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是( ).

A．逐漸增大B．逐漸減小

C．先增大，后減小

D．先減小，后增大

解析 小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中水平拉力是個(gè)變力，求拉力的瞬時(shí)功率時(shí)不能直接利用公式P=Fvx來計(jì)算，直接代入公式計(jì)算的思路戛然而止.但根據(jù)題意小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能不變即W合=0，故可將變力拉力的瞬時(shí)功率轉(zhuǎn)化為恒力重力的瞬時(shí)功率P=Gvy，由題意知vy逐漸增大.答案:A

6.猜想與假設(shè)法

猜想與假設(shè)法，是在研究對(duì)象的物理過程不明了或物理狀態(tài)不清楚的情況下，根據(jù)猜想，假設(shè)出一種過程或一種狀態(tài)，再據(jù)題設(shè)所給條件通過分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況比較作出判斷的一種方法，從而使原題得以更清晰方便地求解的一種方法.

例6 如圖6所示，相距l(xiāng)的兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值).將A向B水平拋出的同時(shí)，B自由下落.A、B與地面碰撞前后，水平分速度 不變，豎直分速度大小不變、方向相反.不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間，則( ).

A．A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A的初速度

B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不會(huì)相碰

C．A、B不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰

D．A、B一定能相碰

解析 本題考查平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生要理解平拋運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性、獨(dú)立性和對(duì)稱性.解題過程中可先假設(shè)A、B兩球恰好在B正下方的地面上相碰，再假設(shè)A的初速度減半，此時(shí)恰好在B球的初始位置相碰，再假設(shè)A的初速度再略微大些或小些，相碰點(diǎn)一定在B的下方某一位置，通過這樣的反復(fù)假設(shè)使原題得以更清晰方便地求解.答案:AD

7．圖形/圖象圖解法

圖形/圖象圖解法就是將物理現(xiàn)象或過程用圖形/圖象表征出后，再據(jù)圖形表征的特點(diǎn)或圖象斜率、截距、面積所表述的物理意義來求解的方法.尤其是圖象法對(duì)于一些定性問題的求解獨(dú)到好處.

例7 如圖7所示，兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接，B足夠長(zhǎng)、放置在水平面上，所有接觸面均光滑.彈簧開始時(shí)處于原長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)過程中始終處在彈性限度內(nèi).在物塊A上施加一個(gè)水平恒力，A、B從靜止開始運(yùn)動(dòng)到第一次速度相等的過程中，下列說法中正確的有( ).

A．當(dāng)A、B加速度相等時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大

B．當(dāng)A、B加速度相等時(shí)，A、B的速度差最大

C．當(dāng)A、B的速度相等時(shí)，A的速度達(dá)到最大

D．當(dāng)A、B的速度相等時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大

A.F始終做正功，系統(tǒng)機(jī)械能始終增大，A錯(cuò)誤；

B.加速度相等以前,A的加速度大于B，加速度相等以后,A的加速度小于B，所以B正確；

C.從開始運(yùn)動(dòng)到第一次速度相等，A始終作加速運(yùn)動(dòng)；所以C正確；

D.速度相等以前,A的速度大于B，彈簧伸長(zhǎng)量增大，速度相等以后,A的速度小于B，彈簧伸長(zhǎng)量減小，速度相等時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量最大，彈性勢(shì)能最大，所以D正確.答案:BCD

8. 臨界問題分析法

臨界問題，是指一種物理過程轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理過程，或一種物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時(shí)，處于兩種過程或兩種狀態(tài)的分界處的問題，叫臨界問題.處于臨界狀的物理量的值叫臨界值.解決臨界問題，關(guān)鍵是找出臨界條件.

例8 拋體運(yùn)動(dòng)在各類體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中很常見，如乒乓球運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)討論乒乓球發(fā)球問題，設(shè)球臺(tái)長(zhǎng)2L、網(wǎng)高h(yuǎn)，乒乓球反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反，且不考慮乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力．(設(shè)重力加速度為g)

(1)若球在球臺(tái)邊緣O點(diǎn)正上方高度為h1處以速度v1，水平發(fā)出，落在球臺(tái)的P1點(diǎn)(如圖實(shí)線所示)，求P1點(diǎn)距O點(diǎn)的距離x1．

(2)若球在O點(diǎn)正上方以速度v2水平發(fā)出，恰好在最高點(diǎn)時(shí)越過球網(wǎng)落在球臺(tái)的P2(如圖虛線所示)，求v2的大?。?/p>

(3)若球在O正上方水平發(fā)出后，球經(jīng)反彈恰好越過球網(wǎng)且剛好落在對(duì)方球臺(tái)邊緣P3，求發(fā)球點(diǎn)距O點(diǎn)的高度h3．

解析 本題考查平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題分析，解決(1)(2)問時(shí)充分利用圖9中實(shí)線和虛線提示的信息構(gòu)建幾何關(guān)系解決水平位移x和豎直位移y，再結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律列方程組解題.解決(3)問時(shí)要畫出符合題意的臨界拋物線，如圖10所示，再列方程求解.

答案:

方法是溝通思想、知識(shí)和能力的橋梁，物理方法是物理思想的具體表現(xiàn).研究物理的方法很多，如有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、假設(shè)法、極限法、類比法、比較法、圖表法、歸納法、總結(jié)法、發(fā)散思維法、抽象思維法、逆向思維法、模擬想象法、知識(shí)遷移法等.當(dāng)然，我羅列的也許不是很全面，但是這些思想方法對(duì)我們解決物理問題的確非常重要，希望能夠結(jié)合具體題目來分析理解這些思想方法，這樣對(duì)整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)有很大的推動(dòng)作用！

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