高考物理常见的思想方法.doc

高三物理复习研讨会高考物理常见的思想方法有人定义，物理思想方法就是人们对自然物质及其运动规律的认识方法，是源于物理世界又指导人们对物理世界进行再认识、再改造和实践应用的思维体系，是辨证唯物主义的方法论和认识论在物理学中的具体体现。由此看出，物理思想方法是一种认识方法，是一种思维体系，是学生获得知识的手段，是联系各项知识的纽带，它比知识具有更强的稳定性，更强的概括性和普遍适应性，能使学生透彻理解知识，形成独立探索问题和解决问题的能力。物理学中的思想方法，是求解物理问题的根本所在。认真研究总结物理学中的思想方法、策略技巧，并能在实际解题过程中灵活应用，可收到事半功倍的效果。高考物理思想方法有很多种，本文重点介绍以下十种：一、 整体法与隔离法整体法是对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法。包括两种情况：一是整体研究物体系统，一般不需要考虑物体内部之间的作用力；二是物体研究运动的全过程，此时所求的物理量往往只涉及整个物理过程。隔离法是将物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法。主要有两种类型：一是对象的隔离，即为寻求与某物体有关的所求量与已知量之间的关系，将某物体从系统中隔离出来；二是过程的隔离，物体往往同时参与几个物理过程，为求解某个过程中的物理量，就必须将这个子过程从全过程中隔离出来。整体法和隔离法是解决动力学关系、能量关系等一系列问题的重要思想方法，尤其是在求连接体问题中的加速度、相互作用力以及分析做功等问题时作用巨大。隔离法和整体法的选择原则：（1）在动力学问题中，求各部分运动状态相同的连接体的加速度或合外力时，优先考虑整体法；如果还要求物体之间的相互作用力，再用隔离法，且一定要从要求的作用力的那个作用面将物体进行隔离；如果连接体中各部分的加速度不相同，一般选用隔离法。（2）在研究单个质点的能量变化时，首选隔离法；研究系统的能量关系时，一般综合运用整体法和隔离法。运用整体法时，一般情况下，只需考虑外力不必考虑内力；运用隔离法时，隔离的目的是将内力转化为外力。【例1】如图所示，两物体在水平恒力、作用下运动。已知，则：（1）若水平面光滑，施于的作用力的大小是多少？（2）若水平面不光滑呢？【解析】（1）地面光滑时，以a、b系统为研究对象，由牛顿第二定律，有f1-f2=(m1+m2)a1 以b为研究对象，b受到a水平向右推力fn1，由牛顿第二定律，有fn1-f2=m2a1 、联立求解得：（2）当地面粗糙时，设动摩擦因素为，、一起运动，设其加速度为，则：f1-f2-(m1+m2) g =(m1+m2)a2 以a为研究对象，设b对a水平向左的推力为fn2，由牛顿第二定律： f1-fn3-m1 g= m1a2 、联立求解得：二、图像法图像法是运用图像来表达某种信息、分析规律、求解物理结论的方法。物理图像是一种特殊且形象的数学语言和工具，运用数和形的巧妙结合，恰当地表达某种现象的物理过程和规律。物理图像不仅可以使抽象的概念直观形象、动态变化过程清晰、省掉大量的文字叙述、使物理量之间的函数关系明确，还可以恰当地表示用语言难以表达的内涵。要想认识好和利用好图像，有以下几点值得我们注意：（1）注意坐标轴的物理意义弄清两个坐标轴各代表什么物理量，以便了解图像所反映的是哪两个物理量之间的关系。有些图像，虽然形状相同，但是由于坐标轴所代表的物理量不同，它们所反映的物理规律就截然不同，如位移-时间图像和速度-时间图像等。（2）注意图像的特征注意观察图像是直线、曲线还是折线，从而弄清图像所反映的两个物理量之间的关系，进而明确图像所反映的物理内涵。特别是图线是直线形式的，我们要尽可能的推导出其数学表达式，从而更深刻的认识图像。（3）注意截距的物理意义截距是图线与两个坐标轴的交点所代表的坐标数值，该数值往往具有特殊的物理意义。（4）注意斜率的物理意义物理图像的斜率代表两个物理量增量的比值，其大小往往代表另一个物理量的值。如：图像的斜率为速度，图像的斜率为加速度，图像的斜率为感应电动势等。（5）注意面积的物理意义有些物理图像的图线与横轴所围的面积的值常常代表另一个物理量的大小。学习图像时，有意识地利用求面积的方法计算有关问题，可使有些物理问题的解答变得简便。如图线与轴所夹的面积代表位移；图线与轴所夹的面积代表功；图线与轴所夹得面积代表电量；图线与轴所夹的面积代表时间等。当然，也不是所有的图线与横轴所围的面积都有物理含义，比如图线与轴所夹的面积就没有意义。（6）注意拐点的物理意义物理图像的拐点既有坐标数值，又具有特殊的物理意义，它是两种不同情况变化的交界，物理量在拐点两侧适合不同的变化规律。【例2】在光滑的水平面上，放着两块长度相同，质量分别为和的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，如图所示。开始时，各物体均静止。今在两物块上各作用一水平恒力、。在物块与木板分离时，两木板的速度分别为、，物块与两木板之间的动摩擦因数相同，下列说法正确的是（ ）a.若，则 b.若，则c.若，则 d.若，则 【解析】根据牛顿运动定律得知：、两选项，加速度相同而加速度不同；、两选项，加速度相同而加速度不同，但其所发生的相对位移相同。根据题意作出其图像如下图，其阴影部分的面积代表相对位移，由图可得：、正确三、 极限思维与极值法（1）极限思维法是指将题目所述物理现象或物理过程形成、变化的一般条件推向极端，在极端条件下进行讨论、推理或判断的一种方法。这里的“极端”条件是指极大、极小或临界状况。极端思维法只能用于在选定的区间内所研究的物理量连续、单调变化（单调增大或单调减小）的情况。（2）描述某一过程或某一状态的物理量在其变化中由于受到物理规律和条件的制约，其取值往往只是在一定范围内才能符合物理问题的实际，而在这一范围内，该物理量可能有其最大值、最小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值。物理问题中涉及这些物理量的特殊值问题，我们统称为极值问题。物理中的极值问题有两种典型的解法：一是对题目中所给物理现象涉及的物理概念和规律进行分析，明确题中的物理量是在什么条件下取极值，或在出现极值时有何物理特征，然后根据这些条件或特征去寻求极值，这种方法突出了问题的物理本质，称之为物理方法；二是由问题所遵循的物理规律建立方程，然后根据这些方程进行数学推导，在推导中利用数学中有关求极值得结论得到所需的极值，这种方法侧重于数学的演算，其物理意义不够明朗，常称之为数学方法。常用的数学方法如下：算术几何平均数法a. 如果两变数之和为一定值，则当这两个数相等时，它们的乘积取极大值；b. 如果两变数的积为一定值，则当这两个数相等时，它们的和取极小值。判别式法方程有实根时，。二次三项式性质法，若，则当时，有；当，则当时，有。三角函数法如，等。【例3】甲、乙两车相距，同时同向运动，乙在前面做加速度为、初速度为零的匀加速运动，甲在后面做加速度为、初速度为的匀加速运动，试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系。【解析】 由于，；相遇时有，则：，解得： （1） 当时，式只有一个正解，即相遇一次（2） 当时，所以，只有一个解，即相遇一次（3） 当时，若，式无解，即不相遇 当，式只有一个解，即相遇一次当，式有两个正解，即相遇两次四、 微元法利用微分思想的分析方法称为微元法，这种方法在前几年江苏高考中频繁出现。微元法就是把研究对象分割成无限多个无限小的部分，或把物理过程分解成为无限多个无限短的过程，抽取其中一个微小部分或极短过程加以研究的方法。运用这种方法往往可以将变量转化为常量，将非理想模型转化为理想模型，使复杂问题变得简单易解，微元法解题的关键是正确选取“微元”，这些“微元”是任意的，但又是具有代表性的。在高中阶段比如：位移对时间的变化率瞬时速度：，求位移：；速度对时间的变化率加速度：，求速度；动量对时间的变化率力：，求冲量；通过导体某一截面的电量对时间的变化率电流强度：，求电量；功对时间的变化率瞬时功率：，求功。学生掌握微元思想是对这些物理概念、规律的理解，拓宽知识的深度和广度，开拓解决物理问题的新途径，是认识过程中的一次“飞跃”。【例4】如图所示，水平放置的导体电阻为r ，r与两根光滑的平行金属导轨相连，导轨间距为l ，其间有垂直导轨平面的、磁感应强度为b的匀强磁场。导轨上有一质量为m的导体棒ab以初速度v0向右运动。求这个过程的总位移？【解析】根据牛顿第二定律，导体棒在运动过程中受到安培力作用，导体棒做非匀减速运动， 在某一时刻取一个微元 变式 两边求和 因 故 得 五、 等效法等效法是科学研究中重要的思维方法之一，所谓等效法就是在保证某方面效果相同的前提下，用思想中熟悉和简单的物理对象、过程、现象替代实际上陌生的和复杂的物理对象、过程、现象的方法。例如：合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、总电容与分电容等。利用等效法不但能将问题、过程由繁变简、由难变易，由具体到抽象，而且能启迪思维，增长智慧，从而提高能力。运用等效法解决实际问题时，常见的有：过程等效、概念等效、条件等效、电器元件等效、电路等效、长度等效、场等效等。在运用等效法时，一定要注意必须是在效果相同的前提下，讨论两个不同的物理过程或物理现象的等效及物理意义。若在运用等效法解决问题时，不抓住效果相同这个条件，就会得出错误的结论，甚至是谬误了。近年来，含有等效法思维方式的试题在高考中频频出现，主要考查物理模型等效、过程等效、条件等效、电路等效等。【例5】如图所示，虚线框内各元件的参数均不知。在、端接一只的电阻时，测得其电流；若在、间换接电阻时，测得电流；换接电阻时，测得其电流，则的阻值为多少？【解析】视虚线框内整体为一个电源，设电动势为，内阻为，则由题意得：，解得：，六、 类比法类比法是根据两个类比对象的某些相同或相似的规律来推断它们在其他方面也存在相同或相似规律的一种推理形式和思维方法。类比分为性质类比和关系类比。两个或两类对象进行类比推理必须具备可比性，一般分为两个条件：第一，类比的对象间必须存在同一性、相互性；第二，对象的属性之间必须存在着相关性。运用类比方法可以理解概念，掌握规律；可以定义物理量，消除模糊认识；可以培养思维的灵活性，灵活处理相关联的问题；还可以减少数学知识迁移过程中的错误。运用类比法解题是近年来高考的热点之一，常见的有：现象类比、过程类比、模型类比、方法类比、结论类比等。高考试题的情境比较新颖，即所谓的“生”题，许多考生往往无从下手，但只要冷静下来分析、思考，应用类比法将学过的旧知识迁移到新的情境中去，问题往往就容易解决了。平时要加强这方面的训练，多利用类比法抽象出物理模型，确定隐含条件。【例6】历史上有些科学家曾把在相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”（现称“另类匀变速直线运动”），“另类加速度”定义为，其中和分别表示某段位移内的初速度和末速度。a0表示物体做加速运动,a0表示物体做减速运动。而现在物理学中加速度的定义式为，下列说法正确的是（ ）a.若不变，则也不变b.若且保持不变，则逐渐变大c.若不变，则物体在中间位置处的速度为d.若不变，则物体在中间位置处的速度为【解析】通过两种定义类比，可知、正确。七、 对称法对称法是从对称的角度研究、处理物理问题的一种思维方法，有时间和空间上的对称，它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。用这种思维方法来处理问题可以开拓思路，使复杂问题的求解变得简捷。如：对于一个做匀减速直线运动的物体从其开始运动直至运动停止的过程，根据运动的对称性，从时间上的反演，就能被看做是一个初速度为零的匀加速直线运动，于是便可将初速度为零的匀加速直线运动的规律和特点用于处理末速度为零的匀减速运动，从而简化解题过程。解题中常见的对称有：竖直上抛运动中的速度对称、时间对称；沿着光滑斜面上滑的物体的运动具有对称性，简谐运动中、动能和势能以平衡位置的对称性等。总之，物理问题通常有多种不同的解法，利用对称性解题不失为一种科学的思维方法。利用对称法解题的思路： 领会物理情境，选取研究对象； 在仔细审题的基础上，通过题目的条件、背景、设问，深刻剖析物理现象及过程，建立清晰的物理情境，选取恰当的研究对象，如运动的物体、运动的某一过程或某一状态； 透析研究对象的属性、运动特点及规律； 寻找研究对象的对称性特点； 利用对称性特点，依据物理规律，对题目求解。【例7】是长为的均匀带电细杆,、是位于所在直线上的两点,位置如图所示.上电荷产生的静电场在处的场强大小为,在处的场强大小为.则以下说法中正确的是( )a两处的场强方向相同，b两处的场强方向相反，c两处的场强方向相同，d两处的场强方向相反，【解析】将均匀带电细杆从中间一分为二，根据对称性，可分析正确。八、 临界状态分析法当某种物理现象变化为另一种物理现象，或物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫做临界状态。出现临界状态时，既可以理解为“恰好出现”，又可以理解为“恰好不出现”。习题中常常出现“正好”、“恰好”、“最大”、“最小”、“刚能”、“至少”、“尽快”、“不超过”等一类特殊词，这些词往往暗示着临界状态的存在。解决临界问题的关键在于熟练掌握临界条件及其物理意义。物理学中常见的临界条件有以下几种：（1）两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为零。（2）绳子断与不断的临界条件为作用力达到最大值，绳子松弛的临界条件为作用力等于零。（3）靠摩擦力连接的物体间发生与不发生相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值。（4）追及问题中两物体相距最远的临界条件为速度相等，相遇不相碰的临界条件为同一时刻到达同一地点时，。（5）两物体碰撞过程中系统末动能最小，即损失动能最多的临界条件为速度相等。（6）光发生全反射的临界条件为：光从光密介质射向光疏介质；入射角【例8】如图所示，绝缘长方体置于水平面上，两端固定一对平行带电极板，极板间形成匀强电场。长方体的上表面光滑，下表面与水平面的动摩擦因数（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同）。与极板的总质量。带正电的小滑块质量，其受到的电场力大小。假设所带的电量不影响极板间的电场分布。时刻，小滑块从表面上的点以相对地面的速度向左运动，同时，（连同极板）以相对地面的速度向右运动。（取）问：（1）和刚开始运动时的加速度大小分别为多少？（2）若最远能到达点，、的距离应为多少？从时刻至运动到点时，摩擦力对做的功为多少？【解析】（1）刚开始运动时的加速度大小 方向水平向右受电场力 摩擦力刚开始运动时的加速度大小 方向水平向左（2）设从开始匀减速到零的时间为，则有 时刻的速度 的位移此时间内相对运动的位移 后，由于，开始向左作匀加速运动，继续作匀减速运动，当它们速度相等时、相距最远，设此过程运动时间为，相等速度为，则有 对：速度对：加速度 速度 解得： 时间内运动的位移 运动的位移内相对的位移 摩擦力对做功为最远到达点，、的距离为从时刻到运动到点时，摩擦力对做的功为九、寻找守恒量法守恒，简单的讲就是研究数量时总量保持不变的一种现象。物理学中的守恒，是指在物理变化过程或物质的转化迁移过程中一些物理量的总量不变的现象或事实。守恒，已是物理学中最基本的规律，也是一种解决物理问题的基本思想方法，并且应用起来简便、快捷。在高中阶段，主要有动量守恒、机械能守恒、能量守恒、电荷守恒、质量守恒等。从运算角度来讲，守恒是加减法运算，总和不变。从物理角度来讲，那就与所述物理量表征的意义有关，重在理解。理解所述物理量及所述量守恒事实的内在实质和外在表现。如动量，描述的是物体的运动量，大小为,方向为速度的方向。动量守恒，就是物体作用前总的运动量是动时，且方向是向某一方向的，那么作用过程中以及作用后，系统总的运动量还是动的，方向还是向着这一方向。在解题时要特别注意分析是否满足守恒的条件。【例9】中子与质子结合成氘核时，质量亏损为，放出的能量,是氘核的结合能。下列说法正确的是（ ）a.用能量为的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个中子和一个质子。b.用能量等于的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零。c.用能量为的光子照射静止的氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的