徐存臣

1 中介轉(zhuǎn)化

中介轉(zhuǎn)化是依據(jù)物理題目的特點(diǎn),選取適當(dāng)?shù)闹薪檫^程,把物理題目中存在的不同關(guān)系聯(lián)系起來以達(dá)到解題目的的一種轉(zhuǎn)化思想。

例1 在光滑的水平面上有一靜止的物體,現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體,作用一段時(shí)間后,換成相反方向的水平恒力乙推這一物體,當(dāng)恒力乙作用時(shí)間與恒力甲作用時(shí)間相等時(shí),物體恰好回到原處,此時(shí)物體的動(dòng)能為32J,則在整個(gè)過程中,恒力乙做的功等于____J,恒力甲做的功等于_____J。

解析 設(shè)撤換恒力甲時(shí)物體的速度大小為v1,回到原位置時(shí)物體的速度大小為v2。

依據(jù)題意可知,兩個(gè)力作用的過程中物體運(yùn)動(dòng)的平均速度等大反向,即有:

點(diǎn)評(píng) 本題中兩個(gè)過程的末速度大小v1、v2之所以聯(lián)系起來的原因就是本題中的中介轉(zhuǎn)換,即兩個(gè)過程的平均速度的大小相等。解題的關(guān)鍵就是通過題意中的兩個(gè)過程的時(shí)間相等,位移的大小相等,借助勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度寫出方程①,如此便完成了中介轉(zhuǎn)換。

2 等價(jià)轉(zhuǎn)化

等價(jià)轉(zhuǎn)化是指利用題目條件中所隱含的等價(jià)關(guān)系進(jìn)行解題的一種轉(zhuǎn)化思想,也就是挖掘物理過程中的隱含條件,為我所用,達(dá)到解決實(shí)際問題的目的。

例4 如圖1所示,電路中的電阻R1、R2、R3的阻值皆為1Ω,R4、R5的阻值皆為0.5Ω,ab端的輸入電壓為U=5V。當(dāng)c、d端接一電流表時(shí),其示數(shù)為____,當(dāng)c、d端接電壓表時(shí),其示數(shù)為______。

解析 (1)將c、d之間接一電流表。

因?yàn)殡娏鞅碓陔娐分邢喈?dāng)于短路,所以原電路被等效為R4、R5串聯(lián)之后與電阻R2并聯(lián),然后在與電阻R1、R2串聯(lián)。

顯然通過電流表的電流應(yīng)是流過R4、R5串聯(lián)電路的電流。

根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)解得:R4、R5串聯(lián)電阻為R′=R4+R5

(2)將c、d端接電壓表。

因?yàn)殡妷罕碓陔娐返牡刃н^程中被視為斷路,因此,當(dāng)c、d端接電壓表時(shí),c、d間仍然是斷路的,其電路與未接電壓表時(shí)相同。顯然,電壓表所測電壓應(yīng)是電阻R2上的分壓值。

而整個(gè)電路是由三個(gè)電阻R1、R2、R3串聯(lián)而成的。依據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理有:

UU2=R1+R2+R3R2,解得:

即當(dāng)c、d端接電壓表時(shí),電壓表的示數(shù)為1.67V。

點(diǎn)評(píng) 完成兩個(gè)等效轉(zhuǎn)換,即電流表在電路中等效為短路,電壓表等效為斷路,即為解決本題的關(guān)鍵。

3 逆向轉(zhuǎn)化

逆向轉(zhuǎn)化是從物理問題的反面入手,通過論證從而達(dá)到解決問題的一種轉(zhuǎn)化思想。這種轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)上是一種思維形式,即逆向思維。

例5 如圖2所示,完全相同的三木塊并排地固定在水平面上,一顆子彈以速度v水平射入。若子彈在木塊中做勻減速運(yùn)動(dòng)且穿過第三塊木塊后速度恰好為零,則子彈依次射入每塊木塊時(shí)的速度之比和穿過每塊木塊所用時(shí)間之比分別是

所以,本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為:BD。

點(diǎn)評(píng) 此題的解決要求學(xué)生要有較高的立體想象能力,但解題的關(guān)鍵卻是將三維空間轉(zhuǎn)化為兩個(gè)兩維空間,即轉(zhuǎn)換為豎直平面的平拋運(yùn)動(dòng)和水平面的圓形軌道來處理。

5 對(duì)象轉(zhuǎn)化

例9 如圖3所示,站在向左運(yùn)動(dòng)的汽車上的人用手推車的力為F,腳對(duì)車的摩擦力為F1,下列說法正確的是:

A.當(dāng)車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和F1對(duì)車做功的代數(shù)和不為零

B.當(dāng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和F1對(duì)車做功的代數(shù)和為正

C.當(dāng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和F1對(duì)車做功的代數(shù)和為正

D.不管車做何種運(yùn)動(dòng),F和F1對(duì)車做功的總功和總功率都為零

解析 求解本題的關(guān)鍵是研究對(duì)象轉(zhuǎn)換。

研究車受到的推力和摩擦力對(duì)車做功的代數(shù)和,應(yīng)首先研究人受車的推力和摩擦力的大小關(guān)系。

人受力如圖4所示,根據(jù)牛頓第二定律知:

當(dāng)車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F1-F=0,即F1=F;

當(dāng)車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),F1-F>0,即F1>F;

當(dāng)車做減速運(yùn)動(dòng)時(shí),F1-F<0,即F1

依據(jù)W=FS可知:力F 和F1的方向的位移都等于車運(yùn)動(dòng)是位移,如圖4所示有:

當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和 F1對(duì)車做功的代數(shù)和為零;

當(dāng)車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和 F1對(duì)車做功的代數(shù)和為負(fù);

當(dāng)車減速運(yùn)動(dòng)時(shí),F和 F1對(duì)車做功的代數(shù)和為正。

所示,本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為:C。

點(diǎn)評(píng) 本題由于車的受力情況不明確,即不知道車所受牽引力和地面對(duì)它的摩擦力的情況,如果直接通過研究車來確定推力F和人對(duì)車的摩擦力的大小關(guān)系,那是不可能的,這樣就陷入了“山重水復(fù)疑無路”境界。但是,如果利用轉(zhuǎn)換研究對(duì)象的方式,研究人的受力情況,借助于牛頓第三定律,我們就會(huì)處于“柳暗花明又一村”的驚喜之中。

總之,在解決物理問題時(shí),依據(jù)實(shí)際情況完成各種轉(zhuǎn)化是非常必要的,它可以幫助我們將復(fù)雜問題簡單化,將生疏問題熟悉化。達(dá)到化難為易,化腐朽為神奇的目的。

(欄目編輯陳 潔)