物理解题的十种情景转换.pdf

生 兰 型 薯 2 i 理解题的 种情景转换 北京师太燕化附中 1 0 2 5 0 0 郭 铨 f 产 一 一 u 当我 们 遇到较 新颖 的物 理模 型 分析 较复 C 高度 不变 杂 的物 理过程 时 常会 出现 暂时 的思维 障碍 这 D 高度变 化无 法判断 时为寻找解题突破 口 有必要采取灵活 巧妙的 分析 若直接以甲图中两段气柱为研究对 变通 处理 把 题设 物 理情 景 归依 为我 们熟 悉 的 象 根 据密 封气体总 质量 不 变列方程 讨论 因过 模 型 以便 达 到降 低 难度 顺 利求 解 的 目标 下 程繁 琐 不易 迅速 推 出正 确 结 论 实 际上 如果 将 面就结合 典 型例题 归类分析 甲图中 的下 段气 柱看 成 位 于水 下 的气 泡 由于 1 比喻转换 它从水底上浮时压强减小 体积增大 因此水银 借助 比喻转换可以将复杂的物理问题 与我 的下液面必然降低 这样立 即就能选出 B 们 生 活中常见 的实例 结合起 来 建立 形象 生 动 2 比较 转换 的 直观模型 给出衙捷清晰的物理情景 这种转换的要点是对新颖物理模型重新认 萎1 T 委 ilI1 甲 现 用 轻 弹 管 的 上 口 部 使 两 段 水 银 结 合 在 一 起 成 乙 图状 则 管 内水 银 最 下 ll田 r 7 端的 A面将 识 通 过 对 已 知 条件 的 深人 挖 掘 把 它 与 常 规物 理模 型 做 比较 运 用 迁 移 手 段 化解 难 点 例 2 横截 面为矩 形 的玻 璃棒 1 5 被 弯成 图 2 所 田 2 示的形状 一束平行光垂直地射到平面 A上 试 5 解释 型论述题 解释型论述题特点是利用题设相关的物理 概 念 规 律 定 律 定 理对 题 设 的 物理 现象 或 过 程 作 出正 确合 理 的解 释 它要 求 考生 具有 较强 的观察能力 综合分析问题的能力 以及较强语 言表 达能力 例 5 课本第二册 必修 第 1 0 6页 图 7是生 产 中常用 的一种 延时继 电器的 示 意 图 铁 芯 上有两个线 圈 A和 B 线 圈 A跟 电源 连接 线圈 B 的两端接在一起 构成一个闭合 电 路 在 拉 开开 关 S 的 时 候 弹 簧 E并 不 能立 即将 衔 铁 D 拉 起 从 而 使 触 头 C 连 接 工 作 电路 E耋 D 广 零 立 即离开 过一段 时问后触 头 C才能 离开 延 时 继 电器 就是 这样 得 名 的 试说 明这 种 继 电器 的 原理 j 解 线 圈 A 与 电源连 接 线 圈 A 中 流过 恒 定 电流 产生 恒定 磁 场 有 磁 感 线 穿 过 线 圈 B 但 穿过线 圈 B的磁通 量 不变 化 线 圈 B 中无 感 应 电流 拉 开开关 s时 线 圈 A 中电流迅 速减 小 到零 穿过线 圈 B的磁 能 量迅速 减少 由于 电磁 感应 线圈 B 中产生感 应 电流 感应 电流 的磁 场 对衔铁 D的吸引作用 触头C不离开 经过一段 时间 后感 应 电流 减 弱 感 应 电 流 磁场 对 衔铁 D 吸引力 减 小 弹 簧 s的作 用 力 比磁 场 力大 才 将 衔 铁拉起 触头 C离 开 题后小结 此类题的解题关键是分析清楚 题 中哪些过 程以及过程 与过程 问有 哪些联 系 分 析清楚从 现象 的产生 发展到 结果 引 起 了哪几 个 物理量韵变化 以及 怎样变化 本题 中当 s闭 合时 线圈 A的磁场对衔铁 D的吸引使工作电 路 正常工作 断开 s线圈 B中的感应 电流的磁场 继续对衔铁 D发生吸 I 力作用 但作用力逐渐减 小直至弹簧称将衔铁拉起 工作电路断开 维普资讯 2 2 物理 教 学探 讨 中 学生版 高三卷 2 0 0 0年 第 1期 确定通过 表 面 A进入 的光全部从 表面 B射 出时 R d的最小值 分 析 本 鼯与光导 纤维及半 圆形 玻璃砖 的 联 系 密 切 在 一道 广 泛 流 传 的 习鼯 中为确定垂 直平 面方 向入射 到半 圆形玻 璃砖 的光 线 中 可 能射 出 的 范 围 时 画 出 了 满 足 s m c 号 c 图 3 约为 4 1 8 的 临界 光线 图3 显然 从其左方入 射的平 行 光都 不 能射 出 在此 基 础 上对 称地 挖 去有光线能 射出的那块 阴影部分 图 3就转 化成了图2 此时根据s i n C 专便可 D 求出号 的最小值为 2 3 假设转换 为 了判 断 复杂 物 理 问题 的可 能结 果 有 时 我们采 用 虚拟 物 理过 程 中模 型 的方 法 即首先 设想某种不可能发生 的情况 通过对 这一简单 情况 的定 性分 抓 主要 矛盾 在 不变 找 出变化 规 律 使 闻鼯朝着迅 速 准确解 答 的方 向发展 例 3 图 4中连通器 的 1 2 3三支管 内封有 温 度 相 同 的 空气 开 始 时 管 内水银 面的 高度持 平且 2管 中气 柱最 长 3管气 柱 最 短 打开阀门E让水银流出一部 分 则水银流 出后管 内水 银 面最高 的是 圈 4 分 析 直 接 比较水银 流 出后三管 内液面的 高度十分困难 为此我们可假设部分水银流出 后三管 内液面 的高度仍持平 此刻就会 出现 3 管内气体体积增大倍数最大 2管内气体体积增 大倍数最小的现象 从而形成 3 管 内气体压强 减小得最多 2管 内气体压强减小得最少 即 2 管内气体压强最大的情况 因此 最后结果必然 是水银流出后 3 管内水银面最高 4类比转换 这类转换的特点是将两类具有相同或近似 属性 的 事物 进行 比较 分 折 从 一 类 事物 的某 些 已知 特性 出发 外推 另一 类 相关 事 物 所具 有 的 未知特性 常见 的 类 比对 象 有 物 理模 型 物 理 过程 物理方法等 例 4 物体做匀加速直线运动 自开始观察 后第 3 s内的位 移是 8 c m 第 1 0 s内的位移是 1 5 e ra 求物体运动的初速度和加速度大小 分析 常规解法是列二元方程组 但此法 十分 麻烦 如 能联 想 到 打点 计 时 器在 匀变 速运 动纸 带上 所 打点 迹 的处 理 方 法 则 可 直接 根 据 关系式 n 求 出n l m s z 及以后的 口 0 5 5 m s 5等效转换 当我们的研究对象或规律与某一简单模型 在物理意义 作用效果 诸方面的要 素基本相 同 或近似时 可以利用它们之间的等效替换去构 成新 的简化物理模 型 l 1 5 A 2 0 7 5 A 6过程转换 过 程转换 就是 利 用某些 物理 过程 在 时间或 空间基 本规 律和 特点 的 不变 通 过 过 程 的取 代 或反演来实现的一种简化解题模式 例 6 以初速 3 0 m s竖直上抛 一小球 过 1 s后再以相同的韧速上抛第 4 球 求第二 小球 抛出后经多 长时 间在 空 中相 遇 分析 本鼯可以避开复杂列式计算巧妙求 解 画多 过 程 示 意 图 根 据 竖直 上 抛 的 对称 性 舫 n 厂 广 音递 一一一一一一一一一一 一一一 维普资讯 2 0 0 0年第 1期 榜理教学挥计 中学生版 高三卷 2 3 可把碰 前第 2个 小 球的 运 动反 过来 看 成 是 第 一 个 小 球碰 后 的 运动 设 两球 相 碰 时 运动 的时 间 分 别是 则 因第 一小 球抛 出后 经 6 回到抛 出 点 有 一 6 s 而第 二小球 晚 抛 1 s 又有 1 一 一 l s 于是立 即 求 出 的t 2 5 s就是第二 小球抛 出后的两 球相遇时 间 目 7 7 逆反转换 逆 向思 维是 解 题过 程 的一 种求 异 思维 这 种 倒过来 想 以促成 原 问题 解决 的方法 就是 逆反 转 换 比较常见 的有 物 理过 程 的逆 反转 换 因 果关 系的逆反 转换 实际光路 的逆 反转换等 例 7 一线状 物 AB经平面镜成像 图 8中区 域 I内可观察到 AB完 整 的 像 区域 l 内可观 一 一 察 到的 AB一部分 的像 试 用 作 图 法 画 出 物 体 A B的具体位置 圈 8 分析 正 向给 出的问题是个 十分 常规 的作 图题 通过平面镜观察已知物体 A B完整及部分 的像 时 平 面镜 相 当于 窗 口 此时 由物体 的像 及平面镜的上下沿所确定的四条边界光线就是 区域 I或 的分界 线 逆 向给出的问题尽管有 些 陌生 但若将 它与正 向给 出 的问题 参照 比较 就能 以逆 反 转 换 的 方式 来 解 反 向延 长 相交后求 出 反 向延长 相 交后求 出 B 接着再利 用对称关 系作出物体 AB 即可 8化归转换 物 理 解 题 中有 时 为 避 开复 杂 的 运 算 或 推 理 可 以适 当变化处 理问题 的角度 把 题设条 件 挂靠 于看似无关的简单模型 在寻找共性的基 础上加 以同化 开拓解 题思路 提高解 题技巧 倒 8在 图 9所示 电 路 中 线 圈 L的直 流 电 L 阻 为 零 开 始 时 电键 S 闭合 现突 然 断开 电键 则 在 断 开 电 键 的 瞬 问 比较 c D 两点 电势的高低 结果是 A Uc U B Uc u 9散形转换 物理 公式 与 图形 即数 与形是 描述 物 理情 景 相辅 相 民的两 个方 面 二者 在解题 时相互 转 换 交替 使 用 即可显 示物 理 问题 的一 般形 态 与特 征 又能突出体现物理量问的普遍数值关系 例 9 平 行板 电容板 分别 与 电源正 负 极相 连 在 电容器充 电断 开 电键 5 再将 两极 错 开一 小段 距离 试分 析 两板 问 匀 强 电场 的 场 强太 小 如何 变化 分析 从 理论来说 明时 因 断 开 电键 后 移板 的 特点 是 f 丽 甲 乙 网 1 电量不变 这样 由于 Q CU中的c减小致使 增 大 而 U Ed中从 d的不变就可给出 E增大 用 图 1 1 甲 乙 配合 以上说 明更具说服 力 设原 来板间电场 由5 条 电场线描述 错开一小段后总量 不变的 Q相对集中 此时仍用 5条 电场线 去描述 电场 显然错开 后 电场线 变密 场强增大 1 O 图象转换 物理 图象作 为一种 特殊且 形 象的数 学语 言 和工 具 其 优 点在 于 恰 当地 表示 了用 语 言 难 以 说 明的内涵 因此 图象法具 有解 析法 不具 备 的 特殊优势 在解题 中借助图象的直观性往往可 以提 供效果 甚佳的简便 解法 铡 1 o 两 条平行 直 轨 道上有 A B两 质 点 从某 时刻 开始 做 速度 的匀 速 运动 B做 初 速度 为零 加速度 为 n的匀加 速运 动 若二 者运 动 方 向相 同 且 开 始 时A在B前 两 者 最 多 可 维普资讯 例 析 高 考 计 算 型 多 重 选 择 题 一 安徽怀 宁县高河 中学 2 4 9 1 2 1 张北春 待求量是唯一确定的 但 已知条件不是唯一确 定的 它有时对应于多个物理过程 有时对应于 同一物理量 多种取值等 例 1 1 9 9 9年高考题 如 图 1 所示 细杆 的一 端与小球相连 可绕过 0点的水平轴 自由转动 现给小球一初速度 使它做 圆周运动 图中 6 分别 表 示小 球 轨道 的最 低 点 和最 高 点 则 杆 对 球 的作 用力可能 是 A d处为 拉力 6处 为拉力 B d处为拉力 6处为推力 C 处为推力 6 处 为 拉力 D n处为推力 6 处为推力 解 析 小球受 到 的重 且 力和扦对它作用力的合力提 i 供向心力 在 点 小球受的 l 向心力竖直 向上 杆对它 的 J 一 作用 力必定 为拉力 且 大于 重 田 1 力 故可排 除答 案C D 在 6 点 小 球受 的向心力 竖直 向下跟 重力 方 向相 同 则杆对 球 作 用 力可 能是拉力 也可能 是推力 故应 选答 案 B 2 根据多种解法拟题 这种类型的选择总 的已知条件和待求量都是确定的 但采用不同 的解涪时得到的答案的形式不同 侧 2 1 9 8 7年高 考题 用 m 表示地球通讯 卫 星 同步卫星 的质量 h表示它离地面的高度 R 表 示地球 的半径 g 表 示地 球表 面处 的重 力 加速度 表示地球 自转的角速度 刖通讯卫星 A 等 于 o B 等 于 矗 备 3 一 c 等 于 m Ri g D 以上结果 都不 对 解析 在离地面的高度h处通讯卫星所受 地球 的引力 F GMm R h 又 因为 在地 面附 近物 体 所受地 球 的万有 引 力 近 似 于重 力 即 m 一 GMm R 由以上两式联立 解得 F 即答 案 B正确 同步卫星绕地球转动的角速度与地球 自转 的角 速度 相 同 所 以 向心力 F m R 1 又因为 F mR R h 2 由 1 式 2 式 得 3 r 一 F R5 g 答案 C正 确 3 根据多种物理现象拟题 这种选择总的 已知条件不唯一 导致有可能发生多种现象 故 待求量就有 多重性 倒 3 1 9 9 6年高考题 一物体作匀变直线 运 动 某 时 刻 速度 的大 小 为 4 m s l s后 的速 度 大小变为 l O m s 在这 1 s内该物体的 A 位移 的大 小可能小 于 4 m B 位移 的大 小可 能小于 1 0 m c 加速度 的大小 可能