高中物理實際問題的幾種處理方法

雷文華

在運用物理知識解決實際問題的過程中，人們逐步積累并形成了一些處理問題的方法。下面介紹幾種常用的處理問題的方法：

一、思維轉化法

思維轉化法即將“多個物體的運動”轉化為 “一個物體的運動”，試看下例：

某同學觀察從屋檐邊滴下的水滴，發現滴水是等時的，且第5滴正欲滴下時，第1滴剛好到達地面；第2滴和第3滴水剛好位于窗戶的下沿和上沿，他測得窗戶上、下沿的高度差為1m，由此求屋檐離地面的高度。

解析：可將5滴水滴的位置轉化為一滴水做自由落體運動連續相等時間內的位置。自上而下相鄰點之間的距離比為1∶3∶5∶7，因點“3”“2”間距為1m，可知屋檐離地面高度為×（1+3+5+7）m=3.2m。

在運動學問題的解題過程中，若按正常解法求解有困難時，往往可以通過變換思維方式，使解答過程簡單明了。在直線運動問題中常見的思維轉化方法除上例外，還有將末速度為零的勻減速直線運動，通過逆向思維轉化為初速度為零的勻加速直線運動；將平均速度轉化為中間時刻的速度等。

二、等效替代法

等效法就是在保證某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、簡單的物理對象或物理過程替代實際的、陌生的、復雜的物理對象或物理過程的思想方法。合力與分力、電阻的串聯與并聯、交流電的有效值等都是等效法在物理學中的實際應用。

在應用等效法解題時，應明確兩個事物的等效只是特定的、某一方面的等效。因此在具體的問題中必須明確哪一方面等效，這樣才能把握等效的條件和范圍。

如圖所示，先讓待測電阻與一電流表串聯后接到電動勢恒定的電源上，讀出電流表示數I；然后將電阻箱與電流表串聯后接到同一電源上，調節電阻箱的阻值，使電流表的示數仍為I，則電阻箱的讀數即等效于待測電阻的阻值。

三、微元法

微元法是指把研究對象或過程分隔成小塊的（微元）來加以研究。這種方法在人民教育出版社《物理》（新教材）中體現最為突出。

例：一個人推磨，其推磨桿的力的大小始終為F，與磨桿始終垂直，作用點到軸心的距離為r，磨盤繞軸緩慢轉動。則在轉動一周的過程中推力F做的功為（ ）。

解析：磨盤轉動一周，力的作用點的位移為0，但不能直接套用W=Flcos α求解，因為在轉動過程中推力F為變力，我們可以用微元的方法來分析這一過程。由于F的方向在每時刻都保持與作用點的速度方向一致，因此可把圓周劃分成很多小段來研究，如圖所示，當各小段的弧長Δsi足夠小（Δsi→0）時，F的方向與該小段的位移方向一致，所以有：WF=F？誗Δs1+F？誗Δs2+F？誗Δs3+…+F？誗Δsi=F？誗2πr=2πrF（這等效于把曲線拉直）。

四、圖像法

這是一種能形象地表述物理規律，直觀地描述物理過程，解決物理問題的方法，從圖像的“點”“線”“面”所含物理意義入手，并結合有特點的實例闡述怎樣解決物理問題。

例：如圖所示為兩電源的U-I圖像，下列說法正確的是（ ）

A、電源①的電動勢和內阻均比電源②大

B、當外接相同的電阻時，兩電源的輸出功率可能相等

C、當外接同樣的電阻時，兩電源的效率可能相等

D、不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大

解析：電源的伏安特性曲線是一條斜率為負值的直線，反映的是電源的特征：縱軸上的截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內阻，因此A對；作外接電阻R的U-I曲線分別交電源①②的伏安特性曲線于S1、S2兩點，又因為上述兩個曲線在同一坐標系中的交點表示電源的工作狀態。電源的工作點橫、縱坐標的乘積IU為電源的輸出功率，由圖可知，無論外接多大電阻，兩工作點S1、S2橫、縱坐標的乘積都不可能相等，且電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大，故B錯，D對。電源的效率 ，因為電源內阻不同則電源效率不同，C錯。

物理圖像可以直觀形象地揭示物理規律及物理量間的相互依賴關系， 應用圖像分析求解某些物理問題可達到化難為易、化繁為簡的目的。在物理高考的能力要求中就有一項“應用數學工具解決物理問題的能力”，因此，必要時應用圖像法求解物理問題。

除了上述幾種方法外，臨界分析法、反證法等也是物理教學中常用的處理問題的方法，教師在教學過程中應逐步教給學生，這樣才有利于學生處理物理問題，做到舉一反三。

（責任編輯 付淑霞）