高中物理解題中補償法的應用

劉 鶴

(福建省永安市第一中學 366000)

補償法是指通過補充習題中相關事物中的一部分，使其構成一個能夠使用標準模型求解的解題方法.眾所周知，高中物理很多的結論、定理有著一定的適用條件.為更好的將相關的結論、定理應用于解題中，應根據題干創設的情境運用補充法，快速找到解得突破口.

一、用于計算萬有引力

圖1

A.4∶3 B.9∶7 C.4∶1 D.9∶6

應用點評球被挖去一個小的球體后，剩余部分是一個不規則的幾何體，無法直接運用萬有引力定律計算相關引力，而通過補償法進行轉化成一個完整的球體，將問題轉化為求解兩個球體間的萬有引力之差問題也就迎刃而解.

二、用于計算電場力

如圖2，一半徑為R，絕緣均勻帶電球殼所帶的電荷量為+Q.在球心位置放置一電荷量為+q的點電荷.當在球殼上挖去一個半徑為r(r?R)的小圓孔時，則點電荷受到的電場力大小為( ).

圖2

應用點評習題創設的情境較為抽象，無法直接求解.運用補償法將其補充成一個完整的球殼，運用力的平衡知識便可很快的計算出點電荷所受的電場力.

三、用于比較場強大小

如圖3所示，一半球殼表面帶有均勻的正電.沿軸線將其分為厚度相同的兩部分.將兩部分置于相距非常遠的距離，其仍均帶電，則左右兩部分在A1、A2產生的場強大小分別為E1，E2，則( ).

圖3

A.E1=E2B.E1

C.E1>E2D.不確定

以左邊部分為研究對象，采用補償法將其補充成一個完整的球，因均勻帶電球體內部的場強為零，因此，E1和補充部分產生的場強大小相等方向相反(設在A1產生的場強為大小為E3)，即，E1=E3.對于右邊部分補充一個半球體，其在A2產生的場強大小E3>E2，因此，E1>E2，選擇C項.

應用點評題目設計兩個不規則的幾何體，難以運用所學知識直接分析.運用補償法，給兩個部分補充相關的幾何體，而后帶電球體內部場強規律以及場強的合成法則問題也就順利解決.

四、用于分析綜合問題

如圖4，一表面均勻帶電的半球殼開口向上放置.A、B處在半球殼的對稱軸上且關于半球心對稱.則以下判斷正確的是( ).

圖4

A.A、B兩點具有方向相同，大小相等的場強

B.半球心處的場強為零

C.A、B兩點的電勢可能相等

D.將一正電荷沿直線由A向B運動，電場力先做負功后做正功

通過審題易知采用補償法可順利突破該題.A項，將半球殼補充成一個完整的球殼，因在球殼內部的場強處處為零，則上半球殼在A點產生的場強向下，下半球在A點產生的場強向上，兩者產生的場強大小等大反向.因為A、B兩點關于半球心對稱，若去掉上半球殼，則A、B兩點場強大小相等，方向相同，正確.B項，有上半球殼時半球心處的場強為零，如沒有上半球殼，則半球心處的場強不為零，錯誤.C項，從A到B電勢逐漸降低，AB兩點電勢不可能相等，錯誤.D項，正電荷沿直線由A向B運動電場力一直做正功，錯誤.綜上只有A項正確.

應用點評分析物理綜合性問題時，既要注重根據題設情境對原有物體進行合理的補償，以輔助分析，又要注重聯系所學的物理規律，結論，認真分析相關物理參數的變化.

應用補償法解答高中物理習題時，不同的習題類型采用的補償思路有所區別.為提高學生應用的靈活性，教學中既要注重為學生灌輸補償的一般思路、方法，又要注重為學生做好應用補償法解題的示范，同時鼓勵學生做好聽課以及日常訓練的總結，總結一套適合自己的，運用補償法解題的技巧.