高考物理常见的思想方法
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,AB 两物体在水平恒力1F 、2F 作用下运动。
已知12F F >,则:(1)若水平面光滑,A 施于B 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F 1-F 2=(m 1+m 2)a 1 ①以B 为研究对象,B 受到A 水平向右推力F N 1,由牛顿第二定律,有F N 1-F 2=m 2a 1 ② 联立①、②求解得:2112211m m F m F m F N ++= (2)当地面粗糙时,设动摩擦因素为μ,A 、B 一起运动,设其加速度为2a ,则:F 1-F 2-μ(m 1+m 2) g =(m 1+m 2)a 2③ 以A 为研究对象,设B 对A 水平向左的推力为F N 2,由牛顿第二定律: F 1-F N 3-μm 1 g= m 1a 2 ④③、④联立求解得:2112212m m F m F m F N ++=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:x t -图像的斜率为速度,v t -图像的斜率为加速度,t Φ-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v t -图线与t 轴所夹的面积代表位移;F x -图线与x 轴所夹的面积代表功;i t -图线与t 轴所夹得面积代表电量;1x v-图线与1v 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x t -图线与t 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1M 和2M 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1F 、2F 。
在物块与木板分离时,两木板的速度分别为1v 、2v ,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12F F =,12M M >,则12v v >B.若12F F =,12M M <,则12v v >C.若12F F >,12M M =,则12v v >D.若12F F <,12M M =,则12v v >【解析】根据牛顿运动定律得知:A 、B 两选项,m 加速度相同而M 加速度不同;C 、D 两选项,M 加速度相同而m 加速度不同,但其所发生的相对位移相同。
根据题意作出其v t -图像如下图,其阴影部分的面积代表相对位移,由图可得:B 、D 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:①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。
②判别式法方程20ax bx c ++=有实根时,240b ac ∆=-≥。
③二次三项式性质法 2y ax bx c =++,若0a >,则当2b x a -=时,有2min 44ac b y a -=;当0a <,则当2b x a -=时,有2max 44ac b y a -=。
④三角函数法如sin y a α=,sin cos y a b αβ=+等。
【例3】甲、乙两车相距x ,同时同向运动,乙在前面做加速度为1a 、初速度为零的匀加速运动,甲在后面做加速度为2a 、初速度为0v 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20212x v t a t =+甲,2112x a t =乙;相遇时有x x x -=甲乙,则: 220211122v t a t a t x +-=,解得:20012122()()v v a a x t a a ±--=- ① (1) 当12a a <时,①式t 只有一个正解,即相遇一次(2) 当12a a =时,2202101122x x v t a t a t v t x -=+-==甲乙,所以x t v =,t 只有一个解,即相遇一次 (3) 当12a a >时,若2122()v a a x <-,①式无解,即不相遇当2122()v a a x =-,①式t 只有一个解,即相遇一次当2122()v a a x >-,①式t 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:dtdx v =,求位移:⎰=vdt x ;速度对时间的变化率——加速度:dt dv a =,求速度⎰=adt v ;动量对时间的变化率——力:dt dp F =,求冲量⎰=∆=Fdt p I ;通过导体某一截面的电量对时间的变化率——电流强度:dt dq I =,求电量⎰=idt q ;功对时间的变化率——瞬时功率:dtdW P =,求功⎰=Fdx W 。
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v 0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,ma Rv L B BIL =-=-22 在某一时刻取一个微元 t v m R v L B i ∆∆=-22 变式 v m t v RL B i ∆=∆-22 两边求和 ∑∑∆=∆-v m t v RL B i 22 因i i x t v ∆=∆ 故 )0(022v m x R L B -=- 得 220LB R mv x = 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。
高考物理常见的思想方法
(1)若水平面光滑, 施于 的作用力的大小就是多少?(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)a1①
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=m2a1②
(1)极限思维法就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”条件就是指极大、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与条件的制约,其取值往往只就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、最小值或就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。
高考物理常见的思想方法
有人定义,物理思想方法就就是人们对自然物质及其运动规律的认识方法,就是源于物理世界又指导人们对物理世界进行再认识、再改造与实践应用的思维体系,就是辨证唯物主义的方法论与认识论在物理学中的具体体现。由此瞧出,物理思想方法就是一种认识方法,就是一种思维体系,就是学生获得知识的手段,就是联系各项知识的纽带,它比知识具有更强的稳定性,更强的概括性与普遍适应性,能使学生透彻理解知识,形成独立探索问题与解决问题的能力。
整体法与隔离法就是解决动力学关系、能量关系等一系列问题的重要思想方法,尤其就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。
隔离法与整体法的选择原则:(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与隔离法。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,隔离的目的就是将内力转化为外力。
一、高考物理中的“八大”解题思想方法
第二部分应考技巧指导——超常发挥,决胜高考一、高考物理中的“八大”解题思想方法现如今,高考物理更加注重考查考生的能力和科学素养,其命题越加明显地渗透着对物理方法、物理思想的考查。
在平时的复习备考过程中,物理习题浩如烟海,千变万化,我们若能掌握一些基本的解题思想,就如同在开启各式各样的“锁”时,找到了一把“多功能的钥匙”。
.估算法半定量计算(估算)试题在近几年各地高考题中屡见不鲜,如2018年全国卷ⅡT15结合高空坠物情境估算冲击力。
此类试题是对考生生活经验的考查,要求考生在分析和解决问题时,要善于抓住事物的本质特征和影响事物发展的主要因素,忽略次要因素,从而使问题得到简捷的解决,迅速获得合理的结果。
【针对训练】1.高空坠物极其危险。
设想一个苹果从某人头部正上方45 m 高的楼上由静止落下,苹果与人头部的作用时间约为 4.5×10-4s,则头部受到的平均冲击力约为()A.1×102 NB.1×103 NC.1×104 ND.1×105 N解析苹果做自由落体运动,则h=12gt2,苹果从静止下落到与人头部作用的全程根据动量定理有mgt-FΔt=0-0,其中Δt=4.5×10-4s,取g=10 m/s2,一个苹果的质量m≈150 g=0.15 kg,联立并代入数据解得F=1×104 N,选项C正确。
答案 C2.如图1所示,某中学生在做引体向上运动,从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次,若他在1分钟内完成了10次,每次肩部上升的距离均为0.4 m,g取10 m/s2,则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()图1A.200 J ,3 WB.2 000 J ,600 WC.2 000 J ,33 WD.4 000 J ,60 W解析 中学生的质量约为50 kg ,他做引体向上运动,每次肩部上升的距离均为0.4 m ,单次引体向上克服重力所做的功约为W 1=mgh =50×10×0.4 J =200 J , 1分钟内完成了10次,则1分钟内克服重力所做的功W =10W 1=2 000 J ,相应的功率约为P =W t =2 00060 W =33 W ,选项C 正确。
高中物理思想方法总结
高中物理思想方法总结引导语:物理是一门很多学生都掌握不好的学科,其实学好物理是非常需要方法的,接下来是小编为你带来收集整理的高中物理思想方法总结,欢迎阅读!1.微元法与极限法它本是高等数学中的知识领域问题,但在高中物理中只是思想方法领域的问题。
在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生,但作为思想方法,它的地位反而更高。
虽然对问题的分析都是定性的,却反应了思维的质量和深度。
在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度,曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功,等等,要大力向学生渲染这种思想方法。
2.隔离法除前面提到的对物体系统进行隔离的例子,还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。
例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分;把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成,还没来得及运动,忽略其位移”,其实这话不严密:不是没位移,而是把位移成分(哪怕很微小的位移)在运动阶段中体现了。
再如,在讨论卫星运行中的变轨问题时,往往分隔成变速、变轨,再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段,实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的,而是交融在一起、伴随在一起的。
隔离法的运用,不是忽略了什么,也不是允许了什么误差,而是思维的一种方法与技巧。
运用这种方法,研究的结果是精确的。
3.忽略次要因素思想很多学生在讨论问题时,有两个误区:一是看问题不全面,类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积,电压增大为原来二倍时,有的学生就说功率就变为原来二倍;二是不知道多个因素影响中,需要忽略无穷小的和次要的因素。
例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小?再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。
对此,应该让学生归纳出理性化的思绪:第一,精确度方面。
例如,研究铁球的自由落体运动,不做精确测量时,不考虑空气阻力。
但要进行精确研究,即便下落的是铁球,也要考虑空气阻力。
一、高考物理中的“八大”解题思想方法
@《创新设计》
【针对训练】 1.如图7所示,在竖直平面内有一边长为a的等边三角形区域ABC,该区域中存在垂直
平面向里的匀强磁场和竖直方向的匀强电场,匀强电场的场强为E,一带正电、电 荷量为q的小球以速度v沿AB边射入匀强磁场中恰好能做匀速圆周运动,欲使带电 小球能从AC边射出,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
图7
28
A.匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值应为Eagv
B.匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值应为
2Ev ag
C.匀强磁场的磁感应强度 B 的最小值应为
A.F2的冲量大 C.F1与F2的冲量相等
B.F1的冲量大 D.无法比较
16
@《创新设计》
解析 画出两种情况下物体运动的v-t图,如图所示,图线与横轴所围图形的面 积表示位移,两种情况下物体运动的总位移相等,两种情况下物体运动的时间t1 <t2,由动量定理,Ft′-μmgt=0,可知F2的冲量大,选项A正确。
A.1.69年
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B.1.3年
图2 C.1.44年
D.2年
@《创新设计》
解析 设跑车在椭圆轨道上的运行周期为 T,椭圆轨道的半长轴为 R,由开普勒第 三定律有TrD3D2 =RT23,其中 R=rD+2 rH,TD=1 年,解得跑车在椭圆轨道上的运行周期 T≈1.3 年,选项 B 正确。 答案 B
10
8
@《创新设计》
4.(2019·重庆七校联考)2018年2月7日凌晨,太空探索技术公司Space X成功通过猎 鹰重型火箭将一辆特斯拉跑车送入绕太阳飞行的轨道。如图2所示,已知地球中 心到太阳中心的距离为rD,火星中心到太阳中心的距离为rH,地球和火星绕太阳 运行的轨迹均可看成圆,且rH=1.4rD,若特斯拉跑车沿图中椭圆轨道转移,则其 在椭圆轨道上的运行周期约为( )
高三物理思想与方法总结
高三物理思想与方法总结高三物理思想与方法总结物理作为一门基础学科,是自然科学的重要组成部分之一。
学习物理不仅可以加深对自然规律的理解,还能培养我们的科学思维和分析问题的能力。
在高三学习物理时,可以通过以下的思想与方法来提高学习效果。
首先,要重视基础知识的掌握。
高三物理是在前几年学习基础知识的基础上深化和拓展,因此,对于基础知识的掌握是非常重要的。
我们应该认真学习和理解教科书上的内容,掌握重要概念、公式和定律。
可以通过反复读书习题和总结透彻理解物理概念的内涵和物理原理的应用。
其次,要加强实验操作与数据处理能力。
物理实验是物理学的一个重要部分,通过实验可以观察现象、验证理论、培养科学探究的能力。
实验过程中要注重观察实验现象、分析物理规律,还要熟练掌握实验仪器的使用方法,掌握实验中常见的数据处理方法,如测量误差的估计、数据图表的绘制等。
通过实验,可以将抽象的理论知识变得具体可见,增强对物理规律的理解和记忆。
第三,在解题过程中应运用数学工具。
物理学与数学息息相关,数学知识是物理学的一把利剑。
在解题中,要灵活运用数学模型、方程式和计算。
可以通过列方程,利用代数运算或计算器等工具进行数值计算,提高解题效率。
另外,还要掌握常见的数学公式和技巧,例如泰勒展开、积分求和等,以便更好地解决物理问题。
第四,要培养物理直观和物理感性。
物理学不仅仅是一门理论学科,还和我们日常生活息息相关。
通过与日常生活中的现象相联系,可以更好地理解物理概念和物理原理。
在解决物理问题时,我们可以通过形象的图象、动画等辅助工具,加深对物理规律的理解。
例如,通过画力图、力的分析图等,帮助理解力的合成、分解等内容。
第五,要注重动手动脑的训练。
高三阶段,要注重训练解题的动手能力和动脑能力。
动手能力是指能够熟练掌握物理实验技能和仪器使用技巧。
动脑能力是指通过动脑思考,从多个角度思考问题,培养创新思维和解决问题的能力。
解题过程中还要注重分析问题、归纳问题、提取问题的关键信息,避免在解题过程中的无效尝试和重复计算。
高中物理复习:解答物理问题的10种思想方法
高中物理复习:解答物理问题的10种思想方法专题概述现如今,高考物理愈来愈注重考查考生的能力和科学素养,其命题愈加明显地渗透着对物理思想、物理方法的考查.在平时的复习备考过程中,物理习题浩如烟海,千变万化,我们若能掌握一些基本的解题思想,就如同在开启各式各样的“锁”时,找到了一把“多功能的钥匙”.思想方法1:整体法、隔离法1.整体法和隔离法的选用原则(1)如果动力学系统各部分运动状态相同,求解整体的物理量优先考虑整体法;如果要求解系统各部分的相互作用力,再用隔离法.(2)如果系统内部各部分运动状态不同,一般选用隔离法.2.在比较综合的问题中往往两种方法交叉运用,相辅相成,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体问题具体分析,灵活运用.如图所示,质量均为m 的斜面体A 、B 叠放在水平地面上,A 、B 间接触面光滑,用一与斜面平行的推力F 作用在B 上,B 沿斜面匀速上升,A 始终静止.若A 的斜面倾角为θ,下列说法正确的是( )A .F =mg tan θB .A 、B 间的作用力为mg cos θC .地面对A 的支持力大小为2mgD .地面对A 的摩擦力大小为F解析:B 以B 为研究对象,在沿斜面方向、垂直于斜面方向根据平衡条件求得F =mg sin θ,支持力N =mg cos θ,故A 错误,B 正确;以整体为研究对象,根据平衡条件可得地面对A 的支持力大小为F N =2mg -F sin θ,地面对A 的摩擦力大小为f =F cos θ,故C 、D 错误.思想方法2:估算与近似计算1.物理估算题,一般是指依据一定的物理概念和规律,运用物理方法和近似计算方法,对所求物理量的数量级或物理量的取值范围,进行大致的、合理的推算.物理估算是一种重要的方法,有的物理问题,在符合精确度的前提下可以用近似的方法便捷处理;有的物理问题,由于本身条件的特殊性,不需要也不可能进行精确计算.在这些情况下,估算就很实用.2.估算时经常用到的近似数学关系(1)角度θ很小时,弦长近似等于弧长.(2)θ很小时,sin θ≈θ,tan θ≈θ,cos θ≈1.(3)a ≫b 时,a +b ≈a ,1a +1b ≈1b. 3.估算时经常用到的一些物理常识数据解题所需数据,通常可从日常生活、生产实际、熟知的基本常数、常用关系等方面获取,如成人体重约600 N ,汽车速度约10~20 m/s ,重力加速度约为10 m/s 2……引体向上是中学生体育测试的项目之一,引体向上运动的吉尼斯世界纪录是53次/分钟.若一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上,该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于( )A .5 WB .20 WC .100 WD .400 W解析:C 学生体重约为50 kg ,每次引体向上上升的高度约为0.5 m ,引体向上一次克服重力做功为W =mgh =50×10×0.5 J =250 J ,全过程克服重力做功的平均功率为P =nW t=12×250 J 30 s=100 W ,故C 正确,A 、B 、D 错误. 思想方法3:控制变量法在比较复杂的物理问题中,某一物理量的变化可能与多个变量均有关,定性分析或定量确定因变量与自变量的关系时,常常需要用到控制变量法,即先保持其中一个量不变,研究因变量与另外一个变量的关系,如研究加速度与质量和合外力的关系时,先保持物体的质量不变,研究加速度与合外力的关系,再保持合外力不变,研究加速度与物体质量的关系,最终通过数学分析,得到加速度与质量和合外力的关系.如果有三个或三个以上的自变量,需要控制不变的量,做到变量每次只能有一个.在研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些因素有关的实验中,得到的实验数据记录在下面的表格中(水的密度为ρ0=1.0×103 kg/m 3). 次序固体颗粒的半径 r /(×10-3 m) 固体颗粒的密度 ρ/(×103 kg ·m -3) 匀速下沉的速度 v /(m ·s -1) 10.50 2.0 0.55 21.002.0 2.20 31.502.0 4.95 40.50 3.0 1.10 51.00 3.0 4.40 60.50 4.0 1.65 7 1.00 4.0 6.60 颗粒的半径r 的关系:v 与________(填“r ”或“r 2”)成正比.(2)根据以上1、4、6组实验数据,可知球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度v 与水的密度ρ0、固体的密度ρ的关系:v 与________(填“ρ”或“ρ-ρ0”)成正比.(3)综合以上实验数据,推导球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度与水的密度、固体的密度、固体颗粒的半径的关系表达式v =________,比例系数可用k 表示.解析:(1)由控制变量法容易得出,当ρ一定时,从表格中1、2、3组数据可以得出结论:v ∝r 2.(2)观察表格中的1、4、6组数据,当r 一定时,v 和ρ的关系难以立即判断,因此需要换个角度考虑.当r 一定时,在每个ρ值后都减去1.0×103 kg/m 3(即水的密度),得到的数值与v 成正比,即v ∝(ρ-ρ0).(3)综合以上实验数据,可推导出球形固体颗粒在水中匀速下沉的速度与水的密度、固体的密度、固体颗粒的半径的关系表达式:v =kr 2(ρ-ρ0),k 为比例系数.答案:(1)r 2 (2)ρ-ρ0 (3)k (ρ-ρ0)r 2思想方法4:对称思想对称是一种美,只要对称,必有相等的某些量存在.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,时间和空间上的对称,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.高中物理中的对称主要有受力对称和运动对称.电场中等量电荷产生的电场具有对称性,带电粒子在匀强有界磁场中的运动轨迹具有对称性,简谐运动和波在时间和空间上具有对称性,光路具有对称性……解题时,要充分利用这些特点.如图所示,挂钩连接三根长度均为L 的轻绳,三根轻绳的另一端与一质量为m 、直径为1.2L 的水平圆环相连,连接点将圆环三等分,在轻绳拉力作用下圆环以加速度a =12g 匀加速上升,已知重力加速度为g ,则每根轻绳上的拉力大小为( )A.512mg B .59mg C.58mg D .56mg 解析:C 设每根轻绳与竖直方向的夹角为θ,由几何关系可知sin θ=0.6,则cos θ=0.8;对圆环进行受力分析,由牛顿第二定律有3T cos θ-mg =ma ,解得T =58mg ,故选C. 思想方法5:分解思想有些物理问题的运动过程、情景较为复杂,在运用一些物理规律或公式不奏效的情况下,将物理过程按照事物发展的顺序分成几段熟悉的子过程来分析,或者将复杂的运动分解成几个简单或特殊的分运动(如匀速直线运动、匀变速直线运动、圆周运动等)来考虑,往往能事半功倍.某弹射管每次弹出的小球速度相等.在沿光滑竖直轨道自由下落过程中,该弹射管保持水平,先后弹出两只小球.忽略空气阻力,两只小球落到水平地面的( )A .时刻相同,地点相同B .时刻相同,地点不同C .时刻不同,地点相同D .时刻不同,地点不同解析:B 弹射管沿光滑竖直轨道自由下落,向下的加速度大小为g ,且下落时保持水平,故先后弹出的两只小球在竖直方向的分速度与弹射管的分速度相同,即两只小球同时落地;又两只小球先后弹出且水平分速度相等,故两只小球在空中运动的时间不同,则运动的水平位移不同,落地点不同,选项B 正确.思想方法6:数形结合的思想数形结合的思想,就是把物体的空间形式和数量关系结合起来进行考查,通过“数”与“形”之间的对应和转化来解决问题的思想,其实质是把抽象的数学语言、数量关系与直观的图形结合起来,把抽象思维和形象思维结合起来.数形结合的思想,一方面可以以“形”助“数”,实现抽象概念与具体形象的联系与转化,化抽象为直观,化难为易;另一方面可以以“数”解“形”,可以由数入手,将有些涉及图形的问题转化为数量关系来研究,对图形做精细的分析,从而使人们对直观图形有更精确、理性的理解.一弹簧秤的秤盘质量为m 1,盘内放一质量为m 2的物体,弹簧质量不计,其劲度系数为k ,系统处于静止状态,如图所示.t 0时刻给物体施加一个竖直向上的力F ,使物体从静止开始向上做加速度为a 的匀加速直线运动,经2 s 物体与秤盘脱离,用F N 表示物体与秤盘间的相互作用力的大小,已知重力加速度大小为g ,则下列F 和F N 随时间变化的关系图像正确的是( )解析:C 对秤盘和物体整体分析,系统处于静止状态时,弹簧形变量为x 0,利用牛顿第二定律得,kx 0=(m 1+m 2)g ,F +kx -(m 1+m 2)g =(m 1+m 2)a ,又x =x 0-12a (t -t 0)2,解上述两式得F =(m 1+m 2)a +12ka (t -t 0)2,所以选项A 、B 错误;以物体为研究对象,物体静止时,F N =m 2g ,运动后对秤盘受力分析,利用牛顿第二定律得kx -m 1g -F N =m 1a ,F N =m 2g -m 1a -12ka (t -t 0)2,所以选项C 正确,D 错误. 思想方法7:特殊值法与极限法在中学物理问题中,有一类问题具有这样的特点,如果从题中给出的条件出发,需经过较复杂的计算才能得到结果的一般形式,并且条件似乎不足,使得结果难以确定,这时我们可以尝试采用极限思维的方法,将其变化过程引向极端的情况,就能把比较隐蔽的条件或临界现象暴露出来,从而有助于结论的迅速取得.对于某些具有复杂运算的题目,还可以通过特殊值验证的方法排除错误选项,提高效率.图示为一个内、外半径分别为R 1和R 2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ.取环面中心O 为原点,以垂直于环面的轴线为x 轴.设轴上任意点P 到O 点的距离为x ,P 点电场强度的大小为E .下面给出E 的四个表达式(式中k 为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的场强E ,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,E 的合理表达式应为( )A .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫R 1x 2+R 21-R 2x 2+R 22x B .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+R 21-1x 2+R 22x C .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫R 1x 2+R 21+R 2x 2+R 22x D .E =2πk σ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+R 21+1x 2+R 22x 解析:B 当R 1=0时,带电圆环演变为带电圆面,则中心轴线上任意一点的电场强度的大小E 不可能小于0,而A 项中,E <0,故A 错误;当x →∞时E →0,而C 项中E =2πk σ·⎝ ⎛⎭⎪⎫ R 21x 2x 2+R 21+ R 22x 2x 2+R 22=2πk σ·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫ 11x 2+1R 21+ 11x 2+1R 22,x →∞时,E →2πk σ(R 1+R 2),同理可知D 项中x →∞时,E →4πk σ,故C 、D 错误;所以正确选项只能为B.思想方法8:等效思想1.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,用熟悉和简单的物理对象、过程、现象替代实际上陌生和复杂的物理对象、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.2.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.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.如图所示,在方向水平向左、范围足够大的匀强电场中,固定一由内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD ,圆弧的圆心为O ,竖直半径OD =R ,B 点和地面上A 点的连线与地面成θ=37°角,AB =R .一质量为m 、电荷量为q 的小球(可视为质点)从地面上A 点以某一初速度沿AB 方向做直线运动,恰好无碰撞地从管口B 进入管道BD 中,到达管中某处C (图中未标出)时恰好与管道间无作用力.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小为g .求:(1)匀强电场的场强大小E 和小球到达C 处时的速度大小v ;(2)小球的初速度大小v 0以及到达D 处时的速度大小v D .解析:(1)小球做直线运动时的受力情况如图甲所示,小球带正电,则qE =mg tan θ,得E =4mg 3q, 小球到达C 处时电场力与重力的合力恰好提供小球做圆周运动的向心力,如图乙所示,OC ∥AB ,则mg sin θ=m v 2R得v = 53gR . (2)小球“恰好无碰撞地从管口B 进入管道BD ”,说明AB ⊥OB小球从A 点运动到C 点的过程,根据动能定理有-mg sin θ·2R =12m v 2-12m v 20得v 0=253gR , 小球从C 处运动到D 处的过程,根据动能定理有mg sin θ(R -R sin θ)=12m v 2D -12m v 2, 得v D =3gR .答案:(1)4mg 3q 53gR (2) 253gR 3gR思想方法9:微元累积法高中物理中有很多复杂模型不能直接用已有知识和方法解决,可以在对问题做整体的考察后,选取该问题过程中的某一微小单元进行分析,通过对微元的物理分析和描述,找出该微元所具有的物理性质和运动变化规律,从而获得解决该物理问题整体的方法.比如,物体做变加速运动时,若从整体着手研究,则难以在高中物理层面展开,不过当我们用过程微元法,把物体的运动过程按其经历的位移或时间等分为多个小量,将每个微元过程近似为高中物理知识所能处理的过程,在得出每个微元过程的相关结果后,再进行数学求和,这样就能得到物体复杂运动过程的规律.再比如研究对象难以选择的情形,可以把实体模型等分为很多很多的等份,变成一个理想化模型,如刚体可以等分成无数个质点、带电体可以等分成很多点电荷来研究,先研究其中一份,再研究个体与整体的关系,运用物理规律,辅以数学方法求解,由此求出整体受力或运动情况,在中学阶段比较常见的有流体或类似流体问题、链条类的连续体模型等.如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B =0.5 T .在匀强磁场区域内,同一水平面内有一对足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距L =1 m ,电阻可忽略不计.质量均为m =1 kg 、电阻均为R =2.5 Ω的金属导体棒MN 和PQ 垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好.先将PQ 暂时锁定,金属棒MN 在垂直于棒的拉力F 作用下,由静止开始以加速度a =0.4 m/s 2向右做匀加速直线运动,5 s 后保持拉力F 的功率不变,直到棒以最大速度v m 做匀速直线运动.(1)求棒MN 的最大速度v m ;(2)当棒MN 达到最大速度v m 时,解除PQ 锁定,同时撤去拉力F ,两棒最终均匀速运动.求解除棒PQ 锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热;(3)若PQ 始终不解除锁定,当棒MN 达到最大速度v m 时,撤去拉力F ,棒MN 继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)解析:(1)棒MN 做匀加速直线运动,5 s 时的速度为:v =at 1=2 m/s此时对棒MN 由牛顿第二定律得:F -BIL =ma棒MN 做切割磁感线运动,产生的感应电动势为:E =BL v在两棒组成的回路中,由闭合电路欧姆定律得:I =E 2R联立并代入数据解得:F =0.5 N5 s 时拉力F 的功率为:P =F v联立并代入数据解得:P =1 W棒MN 最终做匀速直线运动,则有:P v m-BI m L =0, 其中I m =BL v m 2R联立并代入数据解得:v m =2 5 m/s.(2)解除棒PQ 锁定后,两棒运动过程中动量守恒,最终两棒以相同的速度做匀速运动,设速度大小为v ′,以水平向右为正方向,则有:m v m =2m v ′设从解除棒PQ 锁定到两棒达到相同速度的过程中,两棒共产生的焦耳热为Q ,由能量守恒定律可得:Q =12m v 2m -12×2m v ′2 联立并代入数据解得:Q =5 J.(3)以棒MN 为研究对象,设某时刻棒中电流为i ,在极短时间Δt 内,由动量定理得:-BiL Δt =m Δv对式子两边求和有:∑(-BiL Δt )=∑(m Δv )而Δq =i Δt联立解得:BLq =m v m又对于电路有:q =It =E 2Rt 设棒MN 继续运动距离为x 后停下来,由法拉第电磁感应定律得:E =BLx t联立得q =BLx 2R代入数据解得:x =2Rq BL =2Rm v m B 2L 2=40 5 m. 答案:(1)2 5 m/s (2)5 J (3)40 5 m思想方法10:守恒思想物理学中最常用的一种思维方法——守恒.高中物理涉及的守恒定律有能量守恒定律、动量守恒定律、机械能守恒定律、质量守恒定律、电荷守恒定律等,它们是我们处理高中物理问题的主要工具.如图所示,长R =0.6 m 的不可伸长的细绳一端固定在O 点,另一端系着质量m 2=0.1 kg 的小球B ,小球B 刚好与水平面相接触.现使质量m 1=0.3 kg 的物块A 沿光滑水平面以v 0=4 m/s 的速度向B 运动并与B 发生弹性正碰,A 、B 碰撞后,小球B 能在竖直平面内做圆周运动.已知重力加速度g =10 m/s 2,A 、B 均可视为质点,试求:(1)在A 与B 碰撞后瞬间,小球B 的速度v 2的大小;(2)小球B 运动到最高点时对细绳的拉力.解析:(1)物块A 与小球B 碰撞时,由动量守恒定律和机械能守恒定律有: m 1v 0=m 1v 1+m 2v 212m 1v 20=12m 1v 21+12m 2v 22 解得碰撞后瞬间物块A 的速度v 1=m 1-m 2m 1+m 2v 0=2 m/s 小球B 的速度v 2=2m 1m 1+m 2v 0=6 m/s (2)碰撞后,设小球B 运动到最高点时的速度为v ,则由机械能守恒定律有: 12m 2v 22=12m 2v 2+2m 2gR 又由向心力公式有:F +m 2g =m 2v 2R联立解得F =1 N ,由牛顿第三定律知小球B 对细绳的拉力F ′=F =1 N.答案:(1)6 m/s (2)1 N。
高中物理的解题思想方法
物理思想方法
数学思想方法
模型思想
作图思想
假设思想
方程思想
几何思想
比较思想
比值思想
比例思想Βιβλιοθήκη 极值思想图象思想列表思想
规律思想
极限思想
微分思想
积分思想
等效思想
割补思想
对称思想
函数思想
数列思想
估算思想
归纳思想
推理思想
迁移思想
合成思想
分解思想
互补思想
数值思想
类比思想
.
物理学中的思想方法很多。有:图象法、等效转化法、极限思维方法、临界问题分析法、估算法、对称法、微元法、构建物理模型法、猜想与假设法、整体和隔离法、寻找守恒量法、引入中间变量法、控制变量法、类比分析法、统计学思想方法、逆向思维法、平均值法、比例法、解析法……。
高中物理思想方法【全】
物理思想方法§1.图形/图象图解法⏹图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后,再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法。
尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处。
§2 极限思维方法⏹极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中,着眼一些物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下一般规律的表现,从而对问题进行分析和推理的一种思维办法。
§3 平均思想方法⏹物理学中,有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累,若某个物理量是变化的,则在求解积累量时,可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值,从而通过求积的方法来求积累量。
这种方法叫平均思想方法。
⏹物理学中典型的平均值有:平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均电流等。
对于线性变化情况,平均值=(初值+终值)/2。
由于平均值只与初值和终值有关,不涉及中间过程,所以在求解问题时有很大的妙用.§4 等效转换(化)法⏹等效法,就是在保证效果相同的前提下,将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法。
其基本特征为等效替代。
⏹物理学中等效法的应用较多。
合力与分力;合运动与分运动;总电阻与分电阻;交流电的有效值等。
除这些等效等效概念之外,还有等效电路、等效电源、等效模型、等效过程等。
卡文迪许《利用扭秤装置测定万有引力恒量实验》为例:其基本的思维方法便是等效转换。
卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对t 形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。
本实验中转换法还应用于石英丝扭转角度的测量上,这个角度不是直接测出的,而是利用平面镜反射光在刻度尺上移动的距离间接测出的;又如测力计是把力的大小转化为弹簧的伸长量;打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动;电流表是利用电流在磁场中受力,把电流转换成指针的偏转角。
学考物理思想方法总结
学考物理思想方法总结物理思想方法是指在物理学研究和应用过程中使用的一种思维方式和解决问题的方法集合。
它包括科学归纳法、演绎法、实验法、数学分析法等。
在学习和考试期间,我们可以通过总结学考物理思想方法来更好地理解和应用这些方法。
一、科学归纳法是物理思想方法中最常用的方法之一。
它是通过观察和实验,总结出规律性的现象和规律性的关系,从而得出一般性的结论。
在学考物理中,我们经常通过观察和实验来总结出物理规律,然后利用这些规律来解决问题。
例如,通过观察物体自由下落的过程,可以总结出匀加速直线运动的规律,然后应用这个规律来解决与匀加速直线运动相关的问题。
二、演绎法是物理思想方法中的另一个重要方法。
它是基于已有的物理规律和知识,通过逻辑推理和数学方法,得出新的结论和结论。
在学考物理中,我们经常根据已有的物理规律和知识,通过逻辑推理和数学方法,得出新的结论和结论。
例如,在解决与力学相关的问题时,我们可以根据牛顿定律和运动学公式,通过逻辑推理和数学方法,得出他们之间的关系,从而解决这些问题。
三、实验法是物理思想方法中的重要方法。
它是通过设计和进行实验,观察和测量物理现象,验证和检验理论和假设。
在学考物理中,我们经常通过实验来验证和检验理论和假设,从而得出结论。
例如,在学习光学时,我们可以通过设计和进行光的干涉、衍射实验来观察并验证光的波动性理论。
四、数学分析法是物理思想方法中的一种重要方法。
它是通过运用数学工具和方法,对物理问题进行定性和定量分析,从而解决问题。
在学习和考试物理过程中,我们经常可以运用数学工具和方法,对问题进行定性和定量分析,从而得出结论。
例如,在解决与电路相关的问题时,我们可以运用欧姆定律、基尔霍夫定律等数学工具和方法,对电路进行定性和定量分析。
综上所述,物理思想方法是在物理学研究和应用中使用的一种思维方式和解决问题的方法集合。
通过科学归纳法、演绎法、实验法和数学分析法等方法,我们可以更好地理解和应用物理学知识,从而解决物理学中的问题。
高考物理常见的思想方法
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。
