中学物理思维方法简介

中学物理思维方法简介
思维能力的表现在哪些方面？ 1.思维的严密性 2.思维的深刻性 3.思维的灵活性 4.思维的敏捷性 5.思维的独特性
物理思维：
物理思维就是人脑对物理对象、物理过程、物 理现象、物理事实的本质、内部规律及物理事物之间 的联系，间接的、概括的、能动的反映．
常见的物理思维方法： 一. 分析与综合方法 二. 归纳与演绎方法 三. 建模与假设方法 四.等效与类比方法
通常的三种类型． 1.实物模型 2.理想模型 3.理论模型
例5：如图所示是一种帆板运动,请你估计此时风对帆有多大 的作用力?
[思路分析]通过观察发现人移 向船体右侧是为了平衡风对帆 的作用．
第一步:建模是找人的重心画 重力．画出风对帆作用的作用 点，画出风力
第二步:建模是将它简化为一 个曲臂的杠杆．
X/m 0
v
0
v
0
v2
0
v3
0
l
2
3
4
5
6
0.50 0.71 0.87 1.00 1.12 1.23
0.71 0.84 0.93 1.00 1.06 1.11
0.25 0.50 0.76 1.00 1.25 1.51
0.13 0.36 0.66 1.00 1.40 1.86
可以得出v2与x成正比的结 论，这条直线的斜率，
B
30˚
A
θ
D
1. 等效法
等效替代方法简称等效方法，是认识复杂物理 事物时，采用将事物转化为效果等同的，相对简单 的事物进行研究的一种方法．
例9:如图所示是一个斜拉桥 模型，均匀的桥板重G，支 点在0处，它由7根钢索拉着， 每根钢索与桥面均成30°角， 其中一根在重心位置，其余 成等距离分布在它的两 侧．每根钢索受力是相等的， 问各受多大的力?
练习2： 如图所示电路，电源电压U一定，当 变阻器Rl减小时灯Ro的亮度如何变化?
在解答过程较为复杂的综合题时，常常将分 析法与综合法交叉地、联合地使用．或者叫做不拘 一格灵活运用，怎样有利就怎样用．
二. 归纳与演绎方法 归纳法和演绎法都属于推理方法．它是根据一个或
一些判断得出另一个新的判断的一种思维形式．
X/m 0 V/ms-1 0
l
2
3
4
5
6
0.50 0.71 0.87 1.00 1.12 1.23
试根据数据归纳出v与x的关系式．
[思路分析] 本题“搜集材料”已经完成，主要是材料归类、 找特征，概括出一般规律．首先v是随x增大而增大的，因此不 可能出现“成反比”这样的结果．粗看又不像是“成正比”的 关系．
处于悬浮状态时 F浮=mg．即 物V物 液V液
V物 V液
物 液
m V

0

ky/
代入数据得 y/=6.7m
练习：如图所示电路， 每个电阻都是2Ω，从左 边开始第1级是1个电阻， 第2级是2个并联，第3级 是4个并联……依此不断 连接下去共有n级，总电 流 为 3A 求 第 10 级 的 电 压 是多大?
一. 分析与综合方法
1. 分析法 所谓分析法就是把整体分解为部分，把复杂的
事物分解为若干简单的要素进行研究．最后使整个问 题都得到解决．
从解题过程来看，分析法往往是从含有未知量 的“原始公式”出发，逐步上溯，从一个问题引到另 一个问题，具有明确的思维方向、解题方向.
例1：如图所示质量为M的木板，通过跨过滑轮的绳子与横梁 相连，一个质量为m的人拉住绳端悬吊着．由于木板质量比较 大，仍然压在地面上．求木板对地的压力(滑轮质量不计)．
2. 类比法
类比方法它是一种推理方法，但运用在解题方 面，它跟等效方法比较接近．两个物理对象之间在 某些方面相似，进而推断出其他方面也可能相 似．从而可以用类似的办法解决问题．
例11:如图所示，某人从A点出发去河中取水后，将水送到B 处，试画出他应走的最近路线．
A/
C
思考题：
某人A正在湖岸散步，突然发现在距离他为S的B处有人翻 船落水，为了能够尽快地营救落水者，它应该选择怎样的 路线去营救落水者？已知他在岸上的速度是4m/s，在水中 的速度是2m/s.
R2与P并联后可从0开
不
始达到最大是2.6 kΩ
可 取
P的电压控制在24 V以 上或以下
可取
解：假设P的电压恰好为24 V，这时光照时
R1=100 Ω ，U1=12 V，
那么并联部分应是 U2=24 v，R并=200 Ω，
即
并
消毒用电器便能正常工作的条件是： 202Ω<R2<2 222 Ω
五. 等效与类比方法
例4:在一个很大的容器中盛满某种液体其密度随深度均匀增大，
其密度ρ=ρ0+ky, 式中 ρ0=1.0×103 kg/m3，k= 0.15 kg/m4，坐标轴 竖直向下，取液面为坐标原点．今有一块体积V=0.001 m3，质量
为m=2kg的平板，浸入液中后将悬浮在什么深度处?
[思路分析] 浸在液体中的物体都受到浮 力，遵循阿基米德定律．
然后从已知条件出发逐步推出待 求量N．由受力图可以看出： F1= (M+m)g/2，F2=(M+m)g/4． 所以 N=mg - F2 =mg - (M+m)g/4
=(3m-M)g/4
[说明] 本题能成立的条件是3m>M， 即m>M/3．这表明人的质量不能太 小．
练习1： 图中一个养有蜜蜂的容器，假设此时处于完 全密封状态，悬挂在弹簧秤下，且蜜蜂均停 留在底部巢中．当某一时刻蜜蜂均飞舞起来， 且停留在空中时，弹簧秤的读数有何变化?
[思路分析]
n
1
2
3
4…
Ii
I
I/2 I/4 I/8 …
从上面表格中可以得到第n级电流的表达式是
In

I 2 n 1
电压表达式
Un

Inr

Ir 2 n 1
所以第10级的电压是U10= 0.0117 V．
三. 建模与假设方法
1. 建模法
所谓物理模型就是在研究物理问题的本质时采用的 一种简化描述或模拟的方法．
[思路分析]
根据杠杆平衡的原理有:
7F×L/4=G×L/2，
F=2G/7．
例10:如图电路测得AB间电阻为4Ω， 今将其中大小为5Ω的R1换成一个10Ω 的电阻，则AB间总电阻为多大?
[思路分析] 把未知的7个电阻看作是 一个阻值为R0的电阻，则它与5Ω电阻 并联后总电阻为4Ω．
五. 等效与类比方法
1.归纳法 归纳推理的特点就是从个别的、特殊的判断推出
规律性，一般普适的判断，即：个别→一般
运用归纳法的步骤是 (1)搜集材料．即通过观察、实验得到大量材料； (2)整理材料．将材料归类，得出反映问题特征的判断； (3)抽象概括．经过分析、比较，排除无关因素，抽象出
本质因素、概括出一般规律．
例3：某同学发现河水在缓慢流动时有一个规律，河中央流速最 大，岸边速度几乎为零．他为了研究河水流速与从岸边到中央 距离z的关系，在桥上做起测速实验，每隔1 m测一次流速．测 速方法是从桥左右放下小木块，测定它通过桥宽的时间，根据 桥宽算出速度(河流从岸边到中心距离共6 m)．得到数据如下表 所示．
从解题过程来看，综合法往往是从已知量出发， 按它们之间的关系，逐步推出待求量．
例2：如图所示，质量为M的木板悬挂在滑轮组下，上端由一 根悬绳C固定在横梁下．质量为m的人手拉住绳端，使整个装 置保持在空间处于静止状态．求人对木板的压力(滑轮的质量 不计)． [思路分析]本题适宜用综合法处 理．将M、m及两个滑轮看成一 个整体，先求出悬绳C的拉力， 即 F=(M+m)g．
例7：有一个消毒用电器，电阻为20 kΩ，它只有在电压高于24 V 时才能工作．要求它在光照下正常工作，黑暗时停止工作，今用
一个光控电阻开关对它进行控制．光控开关的电阻在光照时为 100Ω，黑暗时为1000 Ω，电源电压为36 V，另有一个可变电阻， 阻值是0～3000 Ω(只有两个接线端)．这些元件的符号图如下图, (1)请你设计一个电路，使消毒用电器能正常工作． (2)指出上述设计中变阻器的阻值应调节在什么范围内?
[思路分析] 先分解成动滑轮A和定滑轮B两部 分．画出的受力分析如图所示．设待求量是 木板对地面的压力N，
从待求量出发,则 N=Mg-F1-F2 F1=mg，F2=2mg
最后得到
N=Mg-3mg．
一. 分析与综合方法
2. 综合法 所谓综合法就是把研究对象的各部分、各方面
因素联结为一个整体进行研究．
F
3L
L
G
F
根据杠杆原理可求出风力F的大小：
F×3L=G×L
F=G/3．
G
例6：如图所示是一堵墙壁，中间是木窗框.上部P是一个插座 接在电源上，A、B是固定电线的钉子，正常情况应是与墙壁绝 缘的，墙壁中不应有电流的．由于施工不当破坏了电线的绝缘， A、B处发生漏电，整个墙壁有了电流，用电压表测得墙脚下部 相距1 m的CD两点间有20 V电压．已知总漏电电流为O.5 A， 墙高为3 m，窗宽为4 m，则墙壁漏电功率为多大?
分析:用长度来表示电阻的大小．设 CD段长为1m处电阻为R，那么各段电 阻及其连接情况如图所示．
由于串联电阻的阻值之比等于 各电阻两端电压之比，可求得AB间 总电压
U＝(20+60+60+60)V＝200 V
总功率P＝IU＝0.5×200W＝100W
三. 建模与假设方法
2.假设法
例如图所示，一个重为G的球，悬挂在绳下，下面 有一个光滑斜面与球接触着，问此时绳受多大力? 斜面受多大力? ．
即 v 2 1.0 x4
v2 x/ 4
v 0.5 x m/s