“草根物理思想”放之“題海”也皆準(zhǔn)

(江蘇省如東縣馬塘中學(xué)，江蘇 如東 226401)

從一線課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)、總結(jié)出來(lái)的物理思想方法，雖帶“草根味”，也不免“原生態(tài)”，對(duì)于培養(yǎng)和提升學(xué)生分析解決物理問(wèn)題的能力很實(shí)用、有實(shí)效.也許不登大雅，但同樣放之“題海”也皆準(zhǔn).

1 方向十分重要

矢量的方向性很重要，而“選擇在適當(dāng)方向上考慮問(wèn)題”，這種思想方法也十分重要.方向?qū)︻^了，問(wèn)題好解決；沒(méi)有方向感，處處會(huì)碰壁.

例1(2014年四川卷)：有一條兩岸平直、河水均勻流動(dòng)、流速恒為v的大河.小明駕著小船渡河，去程時(shí)船頭指向始終與河岸垂直，回程時(shí)行駛路線與河岸垂直.去程與回程所用時(shí)間的比值為k，船在靜水中的速度大小相同，則小船在靜水中的速度大小為( ).

圖1

例2(2014年新課標(biāo)全國(guó)卷)：如圖1所示，用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)使小車從靜止開(kāi)始向左加速，加速度從零開(kāi)始逐漸增大到某一值，然后保持此值，小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi))．與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比，小球的高度( ).

A．一定升高

B．一定降低

C．保持不變

D．升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定

2 漸變引起突變

物理變化過(guò)程中，漸變是突變的基礎(chǔ)，突變是漸變的結(jié)果，也是前后兩段漸變的分水嶺.分析物理過(guò)程，既認(rèn)清各個(gè)階段的漸變，又揭示出漸變引起的突變，達(dá)到綱舉目張，這是處理物理問(wèn)題的重要思想方法.

圖2

A．當(dāng)F<2μmg時(shí)，A、B都相對(duì)地面靜止

C．當(dāng)F>3μmg時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng)

3 細(xì)節(jié)決定根本

處理物理問(wèn)題，敏銳地抓準(zhǔn)細(xì)節(jié)，往往能一針見(jiàn)血、一氣呵成.抓準(zhǔn)了細(xì)節(jié)就抓住了根本，運(yùn)用好這種思想方法就能夠舉重若輕；相反，不會(huì)抓細(xì)節(jié)，不對(duì)癥下藥，會(huì)導(dǎo)致簡(jiǎn)單的問(wèn)題復(fù)雜化.

例4(2014年重慶卷)：以不同的初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開(kāi)始計(jì)時(shí)，一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略，另一個(gè)物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比，下列分別用虛線和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像可能正確的是( ).

解析：兩個(gè)上拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，都有v=0，a=g，v-t圖像的斜率(關(guān)鍵細(xì)節(jié))一定相同，只有選項(xiàng)D正確.

圖3

例5(2014年安徽卷)：如圖3所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過(guò)橢圓中心O點(diǎn)的水平線．已知一小球從M點(diǎn)出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v1，所需時(shí)間為t1；若該小球仍由M點(diǎn)以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v2，所需時(shí)間為t2，則( ).

A．v1=v2，t1>t2B．v1t2

C．v1=v2，t1

4 依靠“橋梁”比較

一些物理問(wèn)題中進(jìn)行的“比較”往往是很困難的，唯有找到了某種“橋梁”，才能實(shí)現(xiàn)由此及彼的“比較”.因此，巧妙鋪設(shè)“橋梁”，有時(shí)就是構(gòu)建一個(gè)“中間狀態(tài)”，也能使“比較”暢通無(wú)阻，這樣的思想方法很常用.

圖4

例6(2014年福建卷)：如圖4所示，兩根相同的輕質(zhì)彈簧，沿足夠長(zhǎng)的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部擋板上，斜面固定不動(dòng)．質(zhì)量不同、形狀相同的兩物塊分別置于兩彈簧上端．現(xiàn)用外力作用在兩物塊上，使兩彈簧具有相同的壓縮量，若撤去外力后，兩物塊由靜止沿斜面向上彈出并離開(kāi)彈簧，則從撤去外力到物塊速度第一次減為零的過(guò)程，兩物塊( ).

A．最大速度相同

B．最大加速度相同

C．上升的最大高度不同

D．重力勢(shì)能的變化量不同

5 擒賊須先擒王

所謂“擒賊先擒王”，強(qiáng)調(diào)抓住“主要矛盾”去解決問(wèn)題的思想方法.比如，有一定難度的圖像問(wèn)題，若能揭示出其中的“斜率”、“截距”或者“面積”的物理意義，就算是擒“賊”先擒到了“王”.

圖5

例7(2014年安徽卷)：一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng).取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能EP與位移x的關(guān)系如圖5所示.下列圖像中合理的是( ).

6 站得高看得遠(yuǎn)

誠(chéng)然，站得高方能看得遠(yuǎn).分析解決物理問(wèn)題時(shí)怎樣才能“站得高”呢？比如，巧取研究對(duì)象和研究過(guò)程，或者巧取參考系，或者選擇更為深刻的解題視角，或者巧妙運(yùn)用“圖”和“式”綜合推理，能夠化繁為簡(jiǎn)、化難為易，這就是一種“登高”而“望遠(yuǎn)”的思想方法.

例8(2014年江蘇卷)：如圖6所示，生產(chǎn)車間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，甲的速度為v0，小工件離開(kāi)甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上，工件與乙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.乙的寬度足夠大，重力加速度為g.

圖6

(1)若乙的速度為v0，求工件在乙上側(cè)向(垂直于乙的運(yùn)動(dòng)方向)滑過(guò)的距離s；

(2)若乙的速度為2v0，求工件在乙上剛停止側(cè)向滑動(dòng)時(shí)的速度大小v；

(3)保持乙的速度2v0不變，當(dāng)工件在乙上剛停止滑動(dòng)時(shí)，下一只工件恰好傳到乙上，如此反復(fù).若每個(gè)工件的質(zhì)量均為m，除工件與傳送帶之間摩擦外，其他能量損耗均不計(jì)，求驅(qū)動(dòng)乙的電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率.

解析：這道壓軸題公布的“參考解答”，對(duì)學(xué)生而言似乎有些繁復(fù)難懂.筆者認(rèn)為，三問(wèn)中都應(yīng)該選擇“作勻速運(yùn)動(dòng)的乙”為參考系，明確工件的相對(duì)初速度的大小和方向，根據(jù)“滑動(dòng)摩擦力一定與相對(duì)速度方向相反”，工件所受合外力F合=f=μmg，其方向與相對(duì)初速度的方向相反，所以工件相對(duì)乙作勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至相對(duì)靜止.

(2)中工件在乙上剛剛停止相對(duì)滑動(dòng)(包括側(cè)向、縱向的滑動(dòng))時(shí)，所求速度大小就是v=2v0.