趣 题 巧 解 悟 道 理
安 徽 省 束 义 福
同学们在学习物理时都有一个共同的烦恼:“例题一看就会,老师一讲就懂,自己一做就错”。这就要需要分析,寻找原因、才能对症下药,订出措施,有的放矢,稳步提高。解题出错的原因不外乎在思维心理上,分析物理过程不周密细致,主观臆造,想当然,思维过程不深入、不全面,在知识应用方面,未弄清物理规律的本质和公式的条件、范围、不能灵活应用数学知识解决物理问题。
现简析一些典型易错的趣题,但愿同学们能从中得到某种启发。
一、极限思维法:在一般条件下,物理现象的产生,存在和变化、由于涉及的因素较多牵涉面较广,变化过程较复杂,从而难以一下洞察变化规律和迅速作出结论。如果将问题推到极限状态和极限值条件下进行分析,如临界状态,极大值、极小值、零值,问题往往就会发生质的变化并且变得极为简单,从而避免了不必要的详尽的物理过程分程分和繁琐的数学运算,使问题的主要矛盾突出,隐含条件暴露,陌生的结果变得熟悉,难以判断的结论变得一目了然。
例1、如图1所示,粗细不均匀的棒由0处悬挂时,恰好处于平衡状态如果将a、b、两端去掉同样长度,则棒将:
A、保持水平 B、b端下降,
C、a端下降; D、无法确定。
解析:如果去掉的长度恰好等于短端0a,下降的只可能是b端,所以应选答案B。
二、巧取参照物。有些问题较复杂,求解较繁,但选取适合的参照物,则可快速求解。
例2、逆水游泳者经某一桥下时丢失一皮球,半小时后才发现,于是立即回追寻找,在桥下游1千米处追到了皮球,求水流速度。
解析:本题若按常规解法,要设水流速度人对水的速度和回追时间,用相对速度概念列方程组求解比较麻烦。若取流动的水为参照物则极为简便。由于人对水的速度大小不变,回追时间也必为半小时,
,即。此题若用类比火车运动,更便于理解和求解,
三、巧用割补法,将研究对象及有关物理量物理过程等,宏观分割或填补,使非理想模型变为理想模型,使非对称变成对称,使
复杂变为简单,从而达到化难为易。
例、在一铜环外半径为R,内半径为r、厚度为h,则当温度升高时R、r、h、将如何变化?
解析:一些同学对这一问题,无法确定是往外膨胀还是往内膨胀,茫然不知所措。其实只要设想用一个半径为r,厚度为h的铜版将铜环填满,变成半径为R的铜板,当温度升高时,整个铜板受热膨胀,体积增大中间的小铜板自然也随之增大,即R、r和h都增大。
例 如图2所示,一个电阻均匀的矩形片,
长是宽的两倍,并以长边的中点为圆心
挖去一个半圆孔,若测出电阻Rab =R,
则Rcd为多少?
解析:设想沿虚线将电阻片等分,一下可以看出:Rab相当于两个
的电阻串联;而Rab则相当于两个的电阻并联,即Rab=。四、巧用假设法,以事实为基础,对物理量、物理模型、物理条件等进行合理的假设,然后根据物理规律进行分析,讨论和计算。
例、如图2所示,一个正立方体导线框架,每边电阻均为R=12欧姆,求AG两点之间的电阻RAG是多少,
解析:假设在AG之间加电压UAG时,有电流I从A点流入,从G点流出,根据电路具有对称性;电流在A点为三路,每路为
,其中AB路又在B点等分两路,每路为,接着DC和BC支路在C点合二为一,电流为,最后,HG、FG和CG三条支路在G点汇合,电流为I,根据欧姆定律,有
所以,
。五、巧用无限网络有限法,无限与有限,从对立统一规律来看,是一对矛盾的两个方面在一定条件下可以互相转化,等效替代,在一些无限网络电路中,运用此法可简便解题。
例、如图3所示为由同样的电阻R组成的梯式无限网络电路,求AB间电阻RAB为多少?
解析:因为是无限网络,所以去掉
最左端的一个网络,不影响无限网络的等效阻值,即虚线右侧的无限网络的阻值忍为RAB,从而得到一个最简单的梯式有限网络电路,利用从右向左逐级等效的方法,可以看出A、B两端所呈现的总电阻,等于RAB与R并联再与2R串联的总电阻,即:
所以
六、巧用功能关系与守怛定律。这是最普遍也是最重要的一种方法。
例 如图4,细绳经过两个等高的定滑轮,
两端各系一重为P的小球,滑轮相距2L,
现在其中挂一重Q的小球,Q
29,不计滑轮质量及摩擦,求Q下移的最大距离h.解析:取三个球及绳为研究对象,则由机戒能守恒定恒可方便求解。设Q下移最大距离为h,则p均上升的距离为
,Q势的减小与2P势能增加必相等。所以
解得:
例、甲、乙两完全相同的金属球,甲用绳悬挂,乙放在水平面上,现使两球吸收相等热量则两球的温度(不考虑两球放热)。
A、甲比乙高 B、乙比甲高
C、相等 D、无法判断
解析:两球均受热膨胀,甲中心降低,重力做功,而乙却克服重力做功而使重心上升,故甲内能增加得多,温度升高得多,应选A。
本题若不用功能关系与守恒定律方法,则很难求解。
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