注重過程分析 培養(yǎng)綜合能力

近幾年高考理綜物理計(jì)算題，均突出考查了學(xué)生對物理過程的分析能力。這些綜合題都涉及了較復(fù)雜的物理過程，我們可采用“拆”的方法，按照物理事件發(fā)生的時間順序——過去、現(xiàn)去和將來，將復(fù)雜的物理過程拆成若干個簡單的子過程，對物理過程按程序進(jìn)行分析，一步一步，一個程序一個程序地列出相關(guān)的式子，就可以把問題解決。在平時的教學(xué)和迎考復(fù)習(xí)中，一定要培養(yǎng)學(xué)生分析物理過程的解題習(xí)慣，注重物理的過程分析，以培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合分析問題的能力。

1 高中物理教學(xué)中涉及的基本物理過程

在中學(xué)階段所涉及的物理過程很多，我們要重視對基本物理過程的分析，因?yàn)槊恳环N特定的物理過程都有自己特色的解題方法。在高中物理中，力學(xué)部分涉及到的過程有勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動、簡諧運(yùn)動等。其中平拋運(yùn)動是運(yùn)用運(yùn)動的獨(dú)立性原理，利用分解的方法進(jìn)行求解的；而圓周運(yùn)動是通過受力分析，求出向心力，列出“供需平衡”的方程F=mv²/r，不同運(yùn)動的形式有對應(yīng)不同的解題方法。熱學(xué)中的變化過程主要是溫度、體積、壓強(qiáng)之間的關(guān)系，根據(jù)熱力學(xué)第一定律和三個參量之間的關(guān)系進(jìn)行分析與推理。電學(xué)中的變化過程主要有電容器的充電與放電，電磁振蕩等。以上的這些基本過程都是非常重要的，在平時的教學(xué)中都必須進(jìn)行認(rèn)真的演示與分析，掌握每個過程的特點(diǎn)和每個過程遵循的基本的規(guī)律。

除了這些物理過程外還有兩類重要的過程，一是碰撞過程，另一類是先變加速最終勻速運(yùn)動的過程（如恒定功率汽車的起動問題）。碰撞過程是一個短暫的瞬間過程，平常我們稱之為“咔嚓”過程，在這個瞬間的過程中只有直接相互碰撞的物體之間才會發(fā)生力、速度、加速度的變化，在利用動量守恒定律解題時一定要注意分析是短暫作用過程還是持續(xù)作用過程，短暫的作用過程往往有大量的機(jī)械能損失。

例1 光滑的水平面上，用彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A、B兩物塊都以V₀=6m/s的速度向右運(yùn)動，彈簧處于原長，質(zhì)量為4kg的物塊C靜止在前方，如圖1所示。B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動，在以后的運(yùn)動中，彈簧的彈性勢能的最大值為多少？此時物塊A的速度多少？

分析與解 本題涉及短暫作用過程和持續(xù)作用過程，是一個“三體二次作用”問題?！叭w”為A、B、C三物塊，“二次作用”過程為第一次是B、C二物塊發(fā)生短暫作用過程，而A不參加，這過程動量守恒而機(jī)械能不守恒；第二次是B、C二物塊作為一整體與A物塊發(fā)生持續(xù)作用過程，這過程動量守恒機(jī)械能也守恒。

對于第一次B、C二物塊發(fā)生短時作用過程，設(shè)B、C二物塊發(fā)生短時作用后的共同速度為V_BC，則據(jù)動量守恒定律得：

由以上各式可得彈簧的彈性勢能最大為EP=12J，此時物塊A的速度V=3m/s。

2 注重過程分析培養(yǎng)綜合能力

在分析物理過程時要注意物理過程的階段性、聯(lián)系性與規(guī)律性。階段性——將題目涉及的整個過程適當(dāng)?shù)貏澐譃槿舾呻A段；聯(lián)系性——找出各個階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的，找出各個階段的鏈接點(diǎn)；規(guī)律性——明確每個階段遵循什么物理規(guī)律。下面就具體介紹幾種分析物理過程的方法。

2.1 用“慢鏡頭”方式分析物理過程

在輔導(dǎo)學(xué)生時，發(fā)現(xiàn)有許多學(xué)生對不太容易把握的較快的物理過程的分析時，常采用“簡化”的方法，從而導(dǎo)致錯誤，學(xué)生之所以采用“簡化”策略，主要原因?yàn)椋海?）學(xué)生對快速的運(yùn)動過程不能仔細(xì)觀察，沒有形成清晰的視覺表象（2）教師上課對運(yùn)動過程的分析速度遠(yuǎn)快于學(xué)生對運(yùn)動過程的構(gòu)思與想象速度。因此在教學(xué)中應(yīng)采用“慢鏡頭”式的過程分析進(jìn)行示范。

2.2 用作圖的方法分析物理過程

我們發(fā)現(xiàn)用“慢鏡頭”式的方法想象、分析物理過程時，并不是所有過程學(xué)生都能想象完整，分析清楚，特別是過程比較復(fù)雜、物體個數(shù)較多的情況學(xué)生遇到的困難更大。這時我們要求學(xué)生用作圖的方法分析物理過程。作圖是一種很好的輔助分析方法，通過作圖可以理清人的思路，使各種關(guān)系形象、直觀地顯現(xiàn)出來，為進(jìn)一步想象提供了基礎(chǔ)，形象化是一種重要的思維技巧。

2.3 通過轉(zhuǎn)化物理情境分析物理過程

學(xué)生對不太熟悉的物理現(xiàn)象與物理過程常常很難想象與分析，例如對宇宙飛船的各種物理現(xiàn)象與過程分析時常常出錯，這時我們就啟發(fā)學(xué)生通過轉(zhuǎn)化來幫助分析，宇宙飛船中的完全失重狀態(tài)轉(zhuǎn)化為地面附近的自由落體，轉(zhuǎn)化也是分析過程時的一種重要思維技巧。2004年高考理綜試題中的第23題，要求考生能運(yùn)用類比和遷移的能力，將“火星”上的物理問題“遷移”到地球上進(jìn)行遷移解決。2006年高考理綜試題中的第16題，第一宇宙速度是繞某星球表面運(yùn)行時衛(wèi)星的速度，此題要求學(xué)生能夠?qū)⒌厍蛏系牡谝挥钪嫠俣冗w移到月球上的第一宇宙速度，它們遵循共同的規(guī)律，即萬有引力全部用來提供向必力。

2.4 定性分析與定量分析相結(jié)合分析物理過程

在學(xué)生學(xué)習(xí)物理過程，不對物理過程進(jìn)行分析，盲目地套數(shù)學(xué)公式的做法是錯誤的。反之，只對物理過程進(jìn)行定性分析，不對其進(jìn)行定量分析有時也得不出正確的結(jié)論。應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)模型和公式也是思維的一個重要技巧，運(yùn)用定性分析與定量分析相結(jié)合來分析物理過程。

例2 如圖2所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.57T。小球1帶正電，其電量與質(zhì)量之比q₁/m₁=4C/kg，所受重力與電場力的大小相等;小球2不帶電，靜止放置于固定的水平懸空支架上。小球向右以v₀=23.59m/s的水平速度與小球2正碰，碰后經(jīng)過0.75s再次相碰。設(shè)碰撞前后兩小球帶電情況不發(fā)生改變，且始終保持在同一豎直平面內(nèi)。（取g=10m/s²)

問(1)電場強(qiáng)度E的大小是多少？

(2)兩小球的質(zhì)量之比m₂/m₁是多少？

分析與求解 此題涉及兩個物體的受力分析與運(yùn)動分析，我們可以按照物理事件發(fā)生時間的順序進(jìn)行程序化解題。小球1、2先發(fā)生碰撞，碰時系統(tǒng)水平動量守恒，碰后小球1做勻速圓周運(yùn)動，同時小球2作平拋運(yùn)動，再經(jīng)0.75s兩小球再次相遇。該題是典型的程序題，破題的方法就是按照物理過程發(fā)生的順序解題。具體解法如下：

(1)小球1所受的重力與電場力始終平衡m₁g=q₁E 解得E=2.5N/C

(2) 兩小球第一次碰撞前后動量守恒，以水平向右為正方向m₁v₀=-m₁v₁+m₂v₂

綜上所述，在平時的物理教學(xué)過程中教師要引導(dǎo)學(xué)生對物理過程的分析，重在“過程”的剖析，按照物理事件發(fā)生的子過程進(jìn)行程序化解題。對物理過程的分析，就是將一個復(fù)雜的物理過程經(jīng)過人腦的思維整理，分解成幾個簡單的有規(guī)律的子過程，并找出幾個子過程之間的相互聯(lián)系和制約條件。通過這種分析，應(yīng)使學(xué)生能在頭腦里形成一個生動而清晰的物理情景，找到解決問題的簡捷方法。對物理過程的分析，其本身也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力、提高綜合分析問題能力的有效途徑。