物理學習重“聯系”善“變通”

張建國

(廣東省佛山市南海區第一中學 528200)

1 重聯系

物理，重在一個“理”字，即事物的內在聯系及其規律性.要學好物理，就要抓住這些“聯系”，從而“悟”理.

1.1 抓知識與知識之間的聯系，形成知識網絡

我們正處在“知識激增”的時代，新知識、新技術層出不窮，只有提高學生自己的自學能力，才能在現代化社會中立于不敗之地.

學生要學會將一本書先讀薄(翻閱略讀)、再讀厚(研讀)、最后再讀薄(概括提煉)，從而完成知識的“自主建構”和思想方法的感悟！

1.2 抓知識與習題之間的聯系，強調即學即用

做好練習，是學生學好物理必需的重要環節，它既可以鞏固知識，又可以加深學生對知識的理解，而知識理解透了，就便于學生進一步運用它們.那種割裂了知識與應用聯系的教輔資料都是低效的！

1.3 抓習題與習題之間的聯系

歸納典型習題、提煉解題思路，一題多變、一題多解.

為此，每完成一道作業，都要三思，通過這一道題：

①鞏固了哪些知識？②發現了哪些問題？③總結了什么新的規律？

從而達到總結——練習——再總結——這樣一個良性循環.

在這里，失敗了——發現了問題所在——提高了認識，失敗就成了一筆財富！

學生抓好“三個聯系”，自主建構出由物理概念、規律交織而成的知識網絡，就為知識的靈活運用打下了堅實的基礎.

2 善變通

2.1 “直接求法”和 “間接求法”

當求取某個物理量的時候，一般有兩條思路——直接求法和間接求法.

直接求法根據該物理量的定義來直接求取的方法.如根據功的公式W=Fscosα，將F、s、α直接代入公式來求恒力F的功.

間接求法根據物理規律將一個不易求取的物理量轉化為一個方便求取的物理量.人們常說“多一個朋友多條路”，在物理學習中何嘗不是“多條規律多條路”呢！如根據動能定理W=ΔEk，實現W?Ek的相互轉換；根據動量定理I=Δp，實現I?p的相互轉換等等.

例1小明將手中質量為1 kg的小球以10 m/s的速度水平拋出，試求拋出過程小明對小球所做的功.

分析使用功的公式W=Fs無法求解，但可以利用動能定理W=ΔEk間接求取.

解析拋出過程小明對小球所做的功即為合外力對小球所做的功，而W合=ΔEk

2.2 極值問題的兩種解題思路

極值問題是中學物理學習中經常遇到的一類問題，如“二物體何時距離最遠？”“作用力F何種情況下最小？”“F做的功何種情況下最少？”等等.對于此類問題，可從下面兩種思路入手加以解決——利用數學手段和挖掘物理圖景的潛力.

例2在十字路口，汽車以0.5m/s2的加速度從停車線起動做勻加速運動時，恰有一輛自行車以5m/s的速度勻速駛過停車線與汽車同方向行駛，求汽車追上自行車前什么時候它們相距最遠?最大距離是多少?

解法二(分析物理圖景) 初始階段，自行車速度大于汽車速度，只要汽車速度小于自行車速度，兩車距離總是在不斷增大；而當汽車速度增大到大于自行車速度時，兩車距離又逐漸減少，所以兩車速度相等時，距離最大.

上題用兩種思路均可解出，而有些問題只有其中的一種思路較為合適.

例3如圖1所示，重為G的物體與水平面間的動摩擦因數為μ，物體在與水平成θ角的拉力作用下做勻速運動，試求θ為多大時，所用拉力最小？

圖1

解析此題借助物理圖景只能定性分析出斜向上拉比平拉省力，至于θ為多大時最省力則無法定量給出.為此借助數學手段來解決這個問題.

物體在水平面上受力如圖2所示，并建立圖示的坐標系.由平衡條件得：

圖2

Fcosθ-f=0

Fsinθ+N-G=0

又f=μN

解以上三式得：

由上式得：θ=φ=arctanμ時最省力.

2.3 運動學與動力學切換

例4同步衛星離地心距離為r，運行速度為v1，加速度為a1；第一宇宙速度為v2，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a3.地球的半徑為R，則下列比值正確的是( ).

辨析同步衛星、近地衛星與赤道上的物體比較見圖3.

圖3

圖4

例5發射地球同步衛星時，先將衛星發射至近地圓軌道1，然后經點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛星送入同步圓軌道3，軌道1和2相切于Q點，軌道2和3相切于P點，設衛星在1軌道和3軌道正常運行的速度和加速度分別為v1、v3和a1、a3，在2軌道經過P點時的速度和加速度為v2P和a2P，且當衛星分別在1、2、3軌道上正常運行時周期分別為T1、T2、T3，以下說法正確的是( ).

A．v1>v2P>v3B．v1>v3>v2P

C．a1>a3>a2PD．T1

解析衛星在P點由軌道2進入軌道3時，衛星遠地點發動機要點火加速，所以A正確B錯誤；平均軌道半徑越大，衛星運行周期越大，選項D正確.

2.4 “抽象”的能→“具體”的功

例6 如圖5甲所示，一正方形單匝線框abcd放在光滑絕緣水平面上，線框邊長為L、質量為m、電阻為R.該處空間存在一方向豎直向下的勻強磁場，其右邊界MN平行于ab，磁感應強度B隨時間t變化的規律如圖5乙所示，0～t0時間內B隨時間t均勻變化，t0時間后保持B=B0不變.

圖5

(1)若線框保持靜止，則在時間t0內產生的焦耳熱為多少？

(2)若線框從零時刻起，在一水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為a，經過時間t0線框cd邊剛要離開邊界MN．則在此過程中拉力做的功為多少？

(3)在(2)的情況下，為使線框在離開磁場的過程中，仍以加速度a做勻加速直線運動，試求線框在離開磁場的過程中水平拉力F隨時間t的變化關系．

錯因此過程中產生的電動勢不是動生電動勢，而是變化的磁場激發的感應電場產生的感生電動勢！因此此過程中線框中的電能不是靠克服安培力做功獲得的，而是感應電場的電場力做功獲得的.

但若不利用功能關系，而直接應用動能定理就可避免此錯誤，因為此過程線框所受安培力的合力為零，只有拉力做功，當然拉力的功等于線框動能的變化.

由牛頓第二定律有：F-B0IL=ma,

感悟直接聯想能量轉化，用功能關系去求解易出錯，而應用動能定理破解電磁感應功能關系問題，穩妥而快捷，是因為能量是“抽象”的，功是“具體”的——有抓手，所以穩妥、踏實！