李蘇濛

【摘要】在物理學(xué)習(xí)中，由于物理題目中的內(nèi)容過(guò)于抽象，并且會(huì)應(yīng)用大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，這使我們?cè)诮忸}過(guò)程中往往存在很大困難。微元法是物理問(wèn)題中的常用解決方法，該方法通過(guò)對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題進(jìn)行無(wú)限細(xì)分，然后對(duì)其中的某一個(gè)微小單元利用我們熟知的物理規(guī)律來(lái)進(jìn)行討論，從而使復(fù)雜的物理問(wèn)題得以迅速解決。而在物理微元法的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)材料的選擇是其關(guān)鍵所在。為此，本文便對(duì)材料選擇和物理微元法的應(yīng)用進(jìn)行深入的探討。

【關(guān)鍵詞】材料選擇 物理微元法 應(yīng)用策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）30-0153-01

引言

在物理問(wèn)題的分析與解決過(guò)程中，微元法作為一種重要的思維方法，在物理學(xué)科中有著非常重要的應(yīng)用。微元法著重在于培養(yǎng)我們從部分到整體的邏輯思維，其在對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題進(jìn)行分析與解決時(shí)，通過(guò)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行細(xì)分，然后對(duì)某一細(xì)分部分進(jìn)行討論，以此分析其物理規(guī)律，并逐步擴(kuò)大到整個(gè)問(wèn)題的物理規(guī)律分析當(dāng)中，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題的快速解決。該方法能夠?qū)?fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，這也使其在物理知識(shí)體系中發(fā)揮著極為重要的作用。而在物理微元法應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)材料進(jìn)行合理選擇，使物理問(wèn)題的解決更貼近于實(shí)際生活，這無(wú)疑能夠幫助我們學(xué)生更加靈活的應(yīng)用物理微元法。

一、材料選擇和物理微元法在實(shí)際問(wèn)題解決中的應(yīng)用意義

在物理世界中有著許多的物理問(wèn)題需要解決，對(duì)這些物理問(wèn)題進(jìn)行解決有助于促進(jìn)人類(lèi)發(fā)展，但這些物理問(wèn)題往往非常復(fù)雜，因此急需要通過(guò)各種方法來(lái)予以解決。微元法便是解決物理問(wèn)題的一種常見(jiàn)方法，眾所周知，許多物理問(wèn)題都與實(shí)際生活密切相關(guān)，因此在利用微元法對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)，如果不能將其與實(shí)際生活聯(lián)系到一起，必然會(huì)使微元法的應(yīng)用失去根本意義。因此，必須要對(duì)材料進(jìn)行合理的選擇，這樣才能使微元法與實(shí)際生活緊密的聯(lián)系起來(lái)，并通過(guò)對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題的解決，將這種解題思路有效的應(yīng)用到實(shí)際生活當(dāng)中。在利用微元法對(duì)某些物理問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，特別是連續(xù)體問(wèn)題，可將其分解成若干個(gè)元過(guò)程，比如質(zhì)量元、面積元、時(shí)間元等，在這些元過(guò)程中，都需要遵循相應(yīng)的物理規(guī)律，我們只需要對(duì)這些分解后的元過(guò)程進(jìn)行分析，并利用物理思想或相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題的求解，并且也能進(jìn)一步加深我們對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)，從而起到提高分析能力與鞏固知識(shí)的作用。由此可見(jiàn)，材料選擇和物理微元法在實(shí)際問(wèn)題解決中有著多么重要的應(yīng)用意義。不過(guò)，在對(duì)物理微元法及對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，必須要遵循相應(yīng)的原則，特別是在微元進(jìn)行選取時(shí)，應(yīng)通過(guò)相應(yīng)的疊加演算來(lái)獲得，同時(shí)確保微元及微元量能夠具有“可加性”特征。此外，為了確保微元能夠在疊加域中實(shí)現(xiàn)完整疊加，應(yīng)根據(jù)量中的序來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)微元的選擇。

二、材料選擇和物理微元法的應(yīng)用實(shí)例分析

（一）在受力問(wèn)題中的應(yīng)用

在眾多的物理問(wèn)題中，物理受力問(wèn)題是非常常見(jiàn)的，而且該類(lèi)問(wèn)題與實(shí)際生活有著十分密切的聯(lián)系，因此在利用物理微元法在對(duì)這類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)，其材料的合理選擇將直接關(guān)系到物理微元法在某一具體實(shí)際生活問(wèn)題的應(yīng)用。以下通過(guò)舉例的方式來(lái)說(shuō)明材料選擇和物理微元法在對(duì)受力問(wèn)題中的具體應(yīng)用。

例如，對(duì)于某一條處于均勻閉合狀態(tài)的細(xì)繩來(lái)說(shuō)，細(xì)繩的質(zhì)量為m，而該細(xì)繩則是套在一個(gè)鐵圓錐中的，該鐵圓錐的半頂角用？姿表示，求細(xì)繩在處于平衡狀態(tài)時(shí)所承受的具體張力。在對(duì)這類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)可以明確的是，該題目中的材料選擇為細(xì)繩和鐵圓錐，而這兩樣材料在實(shí)際生活中是非常常見(jiàn)的。根據(jù)該題的題意可知，細(xì)繩是被套在鐵圓錐上的，而鐵圓錐的表面則較為光滑，由此可以了解到細(xì)繩在處于力的平衡狀態(tài)時(shí)，其在鐵圓錐中的每個(gè)受力點(diǎn)的受力是一致的，在應(yīng)用物理微元法進(jìn)行解決時(shí)，如果將細(xì)繩作為本題的研究對(duì)象，無(wú)疑會(huì)使該類(lèi)問(wèn)題的求解變得非常困難，這是因?yàn)槲⒃ㄊ且苑纸夂蟮哪骋晃⒃獊?lái)作為研究對(duì)象的，而以細(xì)繩來(lái)作為研究對(duì)象則需要對(duì)所有的微元進(jìn)行研究，這不僅會(huì)使研究?jī)?nèi)容大大增加，也不利于問(wèn)題的解決。因此，在對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)，只需要將細(xì)繩在鐵圓錐中的某一點(diǎn)作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其受力狀態(tài)的分析來(lái)達(dá)到解決問(wèn)題的目的。

（二）在功的計(jì)算中的應(yīng)用

功的計(jì)算問(wèn)題也是常見(jiàn)的物理問(wèn)題，由于在某些情況下物體上的外力是根據(jù)時(shí)間與位置的不同而發(fā)生變化的，因此許多情況下無(wú)法利用功=距離×力來(lái)進(jìn)行計(jì)算。舉例說(shuō)明，在某一平面中存在兩個(gè)質(zhì)量分別為m1與m2的物體，兩個(gè)物體間的距離是a，隨后質(zhì)量為m2的物體沿著水平方向接近于質(zhì)量為m1的物體，此時(shí)兩物體間的間距為b，求出克服m1對(duì)m2的萬(wàn)有引力的作功大小。在該問(wèn)題中，要想使題目的理解變得更加容易，應(yīng)將其與實(shí)際生活相聯(lián)系，而這便需要對(duì)材料進(jìn)行合理選擇，然后利用物理微元法來(lái)對(duì)距離的微小區(qū)間進(jìn)行劃分，通過(guò)對(duì)某一微小區(qū)間的萬(wàn)有引力進(jìn)行分析，并逐步擴(kuò)大到整個(gè)區(qū)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該類(lèi)物理問(wèn)題的解決。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)上述兩種物理問(wèn)題解決中微元法的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以此探討了材料選擇與物理微元法在實(shí)際問(wèn)題中的具體解決思路。由此可見(jiàn)，在物理問(wèn)題求解中，不能利用常規(guī)分析方法來(lái)進(jìn)行求解，對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行整體分析，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如局部分析有效，因此，通過(guò)對(duì)某一物理問(wèn)題進(jìn)行合理的材料選擇，然后通過(guò)微元法來(lái)對(duì)問(wèn)題的整體進(jìn)行劃分，并取一微小單元來(lái)進(jìn)行分析，然后通過(guò)求和的方式就能獲得想要的答案。此外，雖然微元法在物理問(wèn)題的求解中應(yīng)用較少，但其在對(duì)某些實(shí)際生活中的物理題目進(jìn)行求解時(shí)卻十分有效，如曲線運(yùn)動(dòng)類(lèi)問(wèn)題等，因此我們學(xué)生在后續(xù)的物理學(xué)習(xí)中，更應(yīng)多多了解微元法，以此提高我們對(duì)實(shí)際物理問(wèn)題的解決能力。

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