结霜是高支的突出表现--谈如何解决物理习题_物理论文

凝霜殄异类卓然见高枝——谈如何解答物理习题，本文主要内容关键词为：异类论文,习题论文,物理论文,凝霜殄论文,见高枝论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

当一个体操运动员站在器械旁准备进行比赛时，当一名跳水运动员站在跳台或跳板边沿时，他（她）总要平心静气地回忆一遍将要展现的动作，强调一下每一个关键环节。

现在的高三学生就如同一名运动员，站在了赛场边，准备展现自己的知识和能力、迎接高考的选拔，他们也有必要回顾一下解决习题的各个环节。

解决一个物理题的一般步骤是：

第一步：将“文字表述”转译为“物理情景”，即审题；

第二步：分解或剖析物理情景，寻找对应的物理规律；

第三步：根据物理规律列出对应方程；

第四步：解方程并进行必要讨论。

有些题可以只有其中的几步，例如作图题。但在解答过程中一样需要审题，一样需要建立物理图景。上述解题步骤并不是一个一成不变的教条，而是思维训练的一般程序，可以视情况而定。

一、如何审题

审题过程，就是理解题意，充分发掘已知条件，把握题目所涉及的物理知识的过程。审题过程实际上就是用“活生生”的图景来“诠释”题干中那些“冷冰冰”的文字。审题过程要注意以下几点。

1.审题要手脑并用

审题时要把题干的文字尽量变成有助于思考的图景。同时要将题干中的已知条件标在对应图景上。

按题意建立正确的物理图景，就是要给物体的运动“摄像”。然而题目却是用“冷冰冰”的文字来描述物理图景的，面对这些文字，需要大脑对文字给出的信息进行处理，转变为一个静态或动态的画面，然后动手将这些画面“跃然纸上”。

例如 1996年全国高考第21题

在光滑的水平面上有一静止的物体。现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体。当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相等时，物体恰好回到原处。此时物体的动能为32J。则整个过程中，恒力甲做的功等于_______J，恒力乙做的功等于______J。

通过阅读文字，我们了解到，物体在恒力甲的作用下，沿恒力甲的方向做初速度为零的匀加速直线运动。当撤去恒力甲时，物体具有速度；然后换成相反方向的水平恒力乙推这一物体，此时水平恒力乙与物体的速度方向相反，物体先做匀减速直线运动，直到速度为零。此后在水平恒力乙的作用下，物体沿反方向做初速度为零的匀加速直线运动，直到水平恒力乙与甲作用相等的时间时，物体回到出发点，并具有速度，对应动能为32J。

边审题边画出物体运动图景，如图1所示。

图1

2.充分挖掘题目隐含的条件

物理习题中，往往有许多条件不是显现在字面上的，必须把文字叙述的条件加以仔细地推敲，结合有关的物理知识，才能“挖掘”出来。所以审题时，不能局限于文字表面的意思。要充分挖掘隐藏在文字背后的条件，并把它转化为物理图景。

一般挖掘隐含条件可以从这几方面入手：

(1)根据“理想化模型”挖掘隐含条件。高中物理题中涉及“理想模型”，都有对应的“理想化条件”，这些条件在教材中都有明确的说明。

例如 1999年全国卷第7题

图2是4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都有“220V，40W”。当灯泡所消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小？

图2

C选项中使用的器件是“理想变压器”，这意味着变压器原副线圈的功率相等，变压器本身不消耗能量。

再如2005年江苏卷第14题

图3

(1)电源的电动势E和内阻r。

(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值为多少？

题中叙述“V为理想电压表”，说明其内阻非常大，以致于其所在支路为断路。

(2)从物理现象的文字叙述中，结合物理知识，挖掘隐含的条件。

例如

如图4中甲图所示，将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的A点，另一端拴在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳的长度是OA的两倍。图乙所示为一质量可忽略的动滑轮K，动滑轮下悬挂一质量为m的重物。设摩擦力可忽略。现将动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到平衡时，绳所受的拉力是多大？

图4

题中“一条轻而柔软的细绳”，说明绳子的质量不计，且绳子不可伸长（几何条件），同时“摩擦力可忽略”，当重物挂上去，达到平衡时，绳上张力T处处相等。这样才有AC、BC与竖直方向的夹角相等，设为θ，如图5所示。

图5

则 ACsinθ+BCsinθ=AO

即 sinθ=1/2 θ=30°

(3)当描述的是一个变化情景时，要注意分析其临界点，找出临界条件。

例如 2005年天津卷第15题

如图6所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦），P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则

A.Q受到的摩擦力一定变小

B.Q受到的摩擦力一定变大

C.轻绳上的拉力一定变小

D.轻绳上的拉力一定不变

图6

静摩擦力的大小和方向是随着平行接触而的外力的变化而变化的。Q所受静摩擦力为0，是变化前后的临界状态。

如果绳的拉力（大小等于P的重力）等于Q的重力在沿斜面方向的分力时，Q所受静摩擦力为0。此时对Q施加水平向左的恒力，Q受到的摩擦力一定变大。

如果绳的拉力（大小等于P的重力）大于Q的重力在沿斜面方向的分力，Q所受静摩擦力方向沿斜面向下。此时对Q施加水平向左的恒力，Q摩到的摩擦力也一定变大。

如果绳的拉力（大小等于P的重力）小于Q的重力在沿斜面方向的分力时，Q所受静摩擦力方向沿斜面向上。此时对Q施加水平向左的恒力，Q受到的摩擦力可能减小，可能改变方向后变大，要视水平恒力在沿斜面方向的分力情况而定。

二、如何建立物理图景，寻找对应的物理规律

任何物理现象的发生，都有一个过程。不同的题目，有不同的物理条件和物理过程，也就是说物理图景不同。一道物理题，可能是单一的物理过程，也可能有多个物理过程。弄清物理条件、正确分析物理过程，建立好物理图景，是解好习题关键的一步。

建立一个比较复杂的物理图景，首先要弄清一个物理过程可分为哪几个阶段，其次要清楚各个阶段之间是由什么物理量联系起来的，第三要分析每个阶段遵循的物理规律。

分析物理过程，一般都采用以现象发生的先后为顺序来分析的方式，将相同物理规律的现象视为一个物理过程。

涉及物体运动的不同过程时，相邻两个过程是以“速度”为“接力棒”的。

例如 2004年浙、豫、鲁卷第25题

一个小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图7所示。已知盘与桌布间的动摩擦因数为，盘与桌面间的动摩因数为。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？（以g表示重力加速度）

图7

从现象发生的先后顺序上看：

首先是桌布从圆盘中抽出的过程。这个过程，圆盘和桌布都做初速度为零的匀加速直线运动，且圆盘的加速度小，直到圆盘从桌布上滑落，这个过程中桌布与圆盘的位移差值为方桌边长的一半；

然后，圆盘离开桌布，在桌面上作匀减速运动，直到速度为零。这个过程圆盘的初速度等于上一过程圆盘的末速度。

圆盘没有从桌面上掉下来的条件，是在上述两个过程中，圆盘运动的距离之和小于或等于方桌边长的一半。

这个物理图景如图8所示。

图8

建立好物理图景是寻找对应物理规律的前提。

有些物理图景对应的物理规律容易寻找，例如光在不同介质表面传播方向发生改变，对应的物理规律是光的反射定律或折射定律；交流电通过电阻生热，要使用交流电的有效值进行计算；含有电源的电路问题，离不开使用闭合电路欧姆定律等。

寻找有些物理图景对应的物理规律是令同学们困惑的。例如涉及物体运动状态改变的习题，在解题的过程，同学们往往会产生这样的困惑：在什么情况下使用牛顿第二定律？在什么情况下使用功能关系？又在什么情况下使用动量定理或动量守恒定律？

描述物体运动状态改变的物理规律有以下三种：

第一是从速度的角度描述物体运动状态的变化的，即牛顿第二定律(F=ma)。利用牛顿第二定律解题时，要涉及物体的运动过程，尤其是要涉及到物体运动的加速度；

第二是从动能的角度描述物体运动状态的变化的，即动能定理。利用动能定理解题时，要涉及物体的运动的位移和受力情况，一般不涉及物体运动的加速度。

第三是从动量的角度描述物体运动状态的变化的，即动量定理（ΣI=Δp）。利用动量定理解题时，要涉及物体的运动的时间和受力情况，一般不涉及物体运动的加速度；尤其是涉及物体相互作用的情景，一般都要从动量的角度来解决。

例如 2005年全国甲卷第24题

如图9所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块A、B，它们的质量分别为，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d，重力加速度g。

图9

本题涉及到物体运动的加速度，所以只能从牛顿第二定律的角度解题。

再如 2004年广西卷第25题

如图10所示，在一光滑的水平面上有两块相同的木板B和C。重物A（视为质点）位于B的右端，A、B、C的质量相等。现A和B以同一速度滑向静止的C，B与C发生正碰。碰后B和C粘在一起运动，A在C上滑行，A与C有摩擦力。已知A滑向C的右端而未掉下。试问：从B、C发生正碰到A刚移动到C右端期间，C所走过的距离是C板长度的多少倍？

图10

这道题涉及到物体的相互作用，首先必须使用动量守恒定律来求解。同时题目中要求物体移动的距离，物体又是在恒力作用下运动，所以相对运动过程，可以使用动能定理进行求解。

其实，如果物体做匀变速直线运动，涉及到运动时间和位移的问题，既可以使用动量定理、动能定理求解，也可以使用牛顿运动定律求解。

例如 2005年辽宁卷第39题

一匀强电场，场强方向是水平的，如图11所示。一个质量为m的带正电的小球，从O点出发，初速度的大小为，在电场力与重力的作用下，恰能沿与场强的反方向成θ角的直线运动。求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差。

图11

【利用牛顿运动定律求解】

设电场强度为E，小球带电量为q，因小球做自线运动，它受的电场力qE和重力mg的合力必沿此直线，如图12所示。

图12

mg=qEtanθ

由此可知，小球做匀减速运动的加速度大小为

【利用动能定理求解】

设小球运动到最高点时，在水平方向运动距离l，在竖直方向运动距离h，即

mg=qEtanθ

但在变力作用下物体的运动，一般只能使用能量、动量关系进行求解。

例如 2004年广东卷第17题

如图13所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平直导轨上，弹簧处在原长状态。另一质量与B相同的滑块A，从导轨上的P点以某一初速度向B滑行。当A滑过距离时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连。已知最后A恰好返回到出发点P并停止。滑块A和B与导轨的动摩擦因数都是μ，运动过程中弹簧最大形变量为，重力加速度为g。求A从P点出发时的初速度。

图13

描述物体运动状态的改变，无论使用哪个规律，都要对物体的受力情况进行分析，同样要分析清楚物体的运动过程。

根据物理规律，列出方程后，在求解的过程中，还要注意统一单位制，对待解答的结果，还要进行必要的验证。验证结果是否正确，常用的方法有利用物理常识、特殊值、单位等。

例如前面提到的2005年辽宁卷第39题，结果是小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差为。当θ=0时，即质点逆着电场线运动，此时质点的重力只能不计，毫无疑问，动能的减少量等于电势能的增加量，即，与上述结果相符；当θ=90°时，即质点沿竖直方向运动，此时质点所受电场力只能不计，毫无疑问，电势能的增加量为0，即ΔW=0，与上述结果也相符。