高中物理常用的解题方法
一、物理模型法
模型是一种理想化的物理形态,是物理知识的一种直观的表现。科学家做理论的研究,通常都要从“造模型”入手。利用抽象、理想化、简化、类比等方法,把研究对象的本质特征抽象出来,构成一个概念或实物的体系。即形成模型。
构建模型,对于某些简单的习题并不是困难,如“小球从楼顶自由落下”,即为一个质点的自由落体模型;“带电粒子垂直进入匀强磁场”,即为质点作匀速圆周运动模型等等。但是更多的问题中,给出的现象、状态、过程及条件并不显而易见,隐含较深,必须通过细心的比较、分析、判断等思维后才能构建起来。一般说来构建物理模型的途径有四种:明确物理过程,构建准确的物理模型;挖掘隐含条件,构建物理模型;紧扣关键词句,构建物理模型;抓住问题本质特征,构建物理模型。
二、物理等效的方法
等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究的一种方法。在高中物理中,合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等等,都是根据等效概念引入的。在学习的过程中,若能将此法渗透到对物理过程的分析中去,不仅可以使我们对物理问题的分析和解答变得简捷,而且对灵活运用知识,促使知识、技能、能力的迁移,都会有很大的帮助。
举例说明:质量为M、带电量为+Q的小球,用长为L的绝缘线悬挂在竖直向下的匀强电场中的O点,电场强度大小为E,现把小球拉开偏角α=50,由静止释放,求小球到达最低点的时间。在这一题中,小球的运动可以等效成单摆的模型,我们利用类比的方法,认为小球是在匀强电场和重力场的复合场中运动,所受的等效“重力”为G`=Mg+QE,等效重力加速度为g`=g+QE/M。所以小球运动到最低点的时间是单摆运动周期的1/4。
高中物理解题中等效替代法是一种常用而典型的思想方法。力的合成与分解、平均速度、等效电路、交流电的有效值等,实际上都是一种替代的方法。我们应清醒地认识此法的优点是可以——以少代多,以简代繁,以定代变,最终实现以易取难的目的。
三、图象法在物理解题中的应用
图象在中学物理中应用十分的广泛,这是因为它具有以下的优点:能形象地表达物理规律;能直观地描述物理过程;能鲜明地表示物理量之间的依赖关系。因此,理解图象的意义,自觉地运用图象分析表达物理规律,是十分必要的。
图象法解答题目,要注意到以下几点:⑴正确的用图象表示物理规律;⑵巧妙地利用图象解答物理问题;⑶利用图象进行物理推理。
图象法在解题中的应用十分广泛,但在选择题的解答中,却最为典型:不只适用于图象选择题,还适用于非选择题;不仅适用于定量的计算型选择题,还适用于定性性的分析型选择题。为正确、熟练地应用图象解决物理问题,不仅要求熟悉各种物理图象的作图方法,掌握图象的定义域和适用范围,还要清楚地理解图象中交点坐标、斜率、极值点以及坐标轴所包含面积等的物理意义。
四、物理习题中极值问题的求解方法
求解物理量的极值问题对综合分析能力和应用数学解决物理问题的能力要求较高。它既是学习中的难点又是各种考试中的热点。因此,有关极值问题应引起足够的重视。下面,扼要介绍求极值的几种常用的方法。
利用二次函数的性质求极值。对于典型的一元二次函数y=ax2+bx+c,若a>0,则当x=-b/2a时,y有极小值,为ymin=(4ac-b2)/4a,若a<0,则当x=-b/2a时,y有极大值,为ymax=(4ac-b2)/4a。
用二次函数判别式求极值、用不等式法求极值、利用三角函数法求极值、分析物理过程求极值、利用图象法求极值等这里就不一一具体说明。
物理极值问题几乎遍布高中物理的各个部分。求解极值的基本思路与方法。首先应根据题目情境建立一个合适的物理模型和数学方程,然后借用数学上求解极值的方法找出极值。显然,求极值的过程尤其要注意物理约束条件对各个变量的制约关系。
五、物理解题中的近似估算法
物理估算,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,对求物理量的数量级或物理量的取值范围,进行大致的推算。灵活地运用物理知识对具体问题进行估算,是科学素质的重要体现。高中物理中常用的估算法主要有:常数估算法、理想模型估算法、合理近似估算法等。
物理估算题一般要求对物理量的数量级只作粗略的估算,或对所求的物理量的取值范围进行大致的判断,所以就使得我们在求解估算题时可以进行合理的近似。如“理想模型法”、“平均值法”、“小角度三角函数的近似值法”等,这样,舍去了次要的因素,抓住了主要因素,往往就会使看起来复杂的问题找到了简明的思路。
六、物理解题中的极端假设分析法
通常情况下,由于物理现象涉及的因素较多,过程变化复杂,我们往往难以洞察其变化的规律并对其作出迅速判断。但如果用极端假设分析法,将问题推到极端状态或极端条件下进行分析,问题有时会顿时变得明朗而简单了。
为了清晰起见,我们可以将物理解题中的极端假设分析法分为三种类型:定性分析、定量分析和综合分析。
极端分析法的实质是将过程的变化推到极端,使其结果变得明显以实现对问题的快速判断。所以,推到极端只是手段,研究过程规律才是目的。因此,用极端假设的法对问题作出判断后,最好在对过程作一次检验分析,进一步查验分析,进一步查验结果的合理性。
在高中物理学习中,对于同一个物理问题,往往要能从不同的角度去思考和分析,采取不同的方法来解决。如果遵循一定的科学思维方法,掌握一定的解题技巧,则往往会收到事半功倍的效果。