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TUhjnbcbe - 2021/3/18 17:58:00

方法一:图像法解题

一、方法简介

图像法是根据题意把抽像复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像,将物理量间的代数关系转变为几何关系,运用图像直观、形像、简明的特点,来分析解决物理问题,由此达到化难为易、化繁为简的目的.高中物理学习中涉及大量的图像问题,运用图像解题是一种重要的解题方法.在运用图像解题的过程中,如果能分析有关图像所表达的物理意义,抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点,常常就可以方便、简明、快捷地解题.

二、典型应用

1.把握图像斜率的物理意义在v-t图像中斜率表示物体运动的加速度,在s-t图像中斜率表示物体运动的速度,在U-I图像中斜率表示电学元件的电阻,不同的物理图像斜率的物理意义不同.2.抓住截距的隐含条件图像中图线与纵、横轴的截距是另一个值得
  

当导线框部分进入磁场时,有恒定的感应电流,当整体全部进入磁场时,无感应电流,当导线框部分离开磁场时,又能产生相反方向的感应电流.所以应选C.

方法二:等效法

一.方法介绍

等效法是科学研究中常用的思维方法之一,它是从事物的等同效果这一基本点出发的,它可以把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理,其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度,它也是物理学研究的一种重要方法.

用等效法研究问题时,并非指事物的各个方面效果都相同,而是强调某一方面的效果.因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效.在中学物理中,我们通常可以把所遇到的等效分为:物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等.

二.典例分析

1.物理量等效

在高中物理中,小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等;大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等,都涉及到物理量的等效.如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去,可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷.

例l.如图所示,ABCD为表示竖立放在场强为E=V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点,而且把一质量m=g、带电q=10-4C的小球,放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动。(g=10m/s2)求:


  (1)它到达C点时的速度是多大?


  (2)它到达C点时对轨道压力是多大?


  (3)小球所能获得的最大动能是多少?

2.物理过程等效

对于有些复杂的物理过程,我们可以用一种或几种简单的物理过程来替代,这样能够简化、转换、分解复杂问题,能够更加明确研究对象的物理本质,以利于问题的顺利解决.

高中物理中我们经常遇到此类问题,如运动学中的逆向思维、电荷在电场和磁场中的匀速圆周运动、平均值和有效值等.

例2.如图所示,在竖直平面内,放置一个半径R很大的圆形光滑轨道,0为其最低点.在0点附近P处放一质量为m的滑块,求由静止开始滑至0点时所需的最短时间.

例3.矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有阻值为R的电阻,其余部分电阻均不计.导线框的位置如图所示,线框内的磁场方向及分布情况如图,大小为.一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良好.起初导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB在沿x方向的外力F的作用下做速度为v的匀速运动.试求:


  

(1)导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中外力F随时间t变化的规律;


  

(2)导体棒AB从x=0运动到x=2l的过程中整个回路产生的热量.

3.物理模型等效

物理模型等效在物理学习中应用十分广泛,特别是力学中的很多模型可以直接应用到电磁学中去,如卫星模型、人船模型、子弹射木块模型、碰撞模型、弹簧振子模型等.实际上,我们在学习新知识时,经常将新的问题与熟知的物理模型进行等效处理.

例4.如图所示,R1、R2、R3为定值电阻,但阻值未知,Rx为电阻箱.当Rx为Rx1=10Ω时,通过它的电流Ix1=lA;当Rx为Rx2=18Ω时,通过它的电流Ix2=0.6A.则当Ix3=0.lA时,求电阻Rx3.

电源电动势E、内电阻r、电阻Rl、R2、R3均未知,按题目给的电路模型列式求解,显然方程数少于未知量数,于是可采取变换电路结构的方法.

将图所示的虚线框内电路看成新的电源,则等效电路如右图所示,

电源的电动势为E’,内电阻为r’.根据电学知识,新电路不改变Rx和Ix的对应关系,

例5.如图所示,倾角为θ=,宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上,用平行于导轨且功率恒为6w的牵引力牵引一根质量m=0.2kg,电阻R=1Ω放在导轨上的金属棒ab由静止沿导轨向上移动,当金属棒ab移动2.8m时获得稳定速度,在此过程中金属棒产生的热量为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦,g取10m/s2),求:


  (1)金属棒达到的稳定速度是多大?


  (2)金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少?


  

此题只要将汽车以恒定功率运动的模型,用于电磁感应现象中,将思维转换过来,问题就不难求解.

(1)金属棒在功率恒定的牵引力作用下沿导轨向上运动,金属棒切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流,ab棒受安培力方向沿导轨向下,由P=Fv可知,随着棒速度增加,牵引力将减小,安培力增大,棒的加速度减小,稳定时有:牵引力等于安培力和棒重力沿导轨向下的分力之和,在导轨平面内,有


  

方法三:极端法专题

一、方法简介

通常情况下,由于物理问题涉及的因素众多、过程复杂,很难直接把握其变化规律进而对其做出准确的判断.但我们若将问题推到极端状态、极端条件或特殊状态下进行分析,却可以很快得出结论.像这样将问题从一般状态推到特殊状态进行分析处理的解题方法就是极端法.极端法在进行某些物理过程的分析时,具有独特作用,恰当应用极端法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确。

用极端法分析问题,关键在于是将问题推向什么极端,采用什么方法处理.具体来说,首先要求待分析的问题有“极端”的存在,然后从极端状态出发,回过头来再去分析待分析问题的变化规律.其实质是将物理过程的变化推到极端,使其变化关系变得明显,以实现对问题的快速判断.通常可采用极端值、极端过程、特殊值、函数求极值等方法.

二、典例分析

1.极端值法

对于所考虑的物理问题,从它所能取的最大值或最小值方面进行分析,将最大值或最小值代入相应的表达式,从而得到所需的结论.

如图所示,电源内阻不能忽略,R1=10Ω,R2=8Ω,当开关扳到位置1时,电流表的示数为0.2A;当开关扳到位置2时,电流表的示数可能是()


  A.0.27AB.0.24AC.0.21AD.0.18A


  

开关S分别扳到位置1和2时,根据闭合电路欧姆定律可得

所以有

虽然电源内阻R的数值未知,但其取值范围尽然是,

所以,当R=0时,I2=0.25A;当R→∞时,I2→0.2A.故电流表示数的变化范围是0.2A<I2<0.25A.

本题的正确选项是BC.

2.极端过程法

有些问题,对一般的过程分析求解难度很大,甚至中学阶段暂时无法求出,可以把研究过程推向极端情况来加以考察分析,往往能很快得出结论。

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