體校物理方法教育

方東曉

在體校物理教學(xué)過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到所求物理量取值范圍的界定問(wèn)題，由于不同物理量有其各自的特性，因此使物理量取值范圍的界定變得較為復(fù)雜，為了使學(xué)生能正確界定各種物理量的取值范圍，培養(yǎng)學(xué)生在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí)更好掌握解決問(wèn)題的科學(xué)方法，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，筆者總結(jié)出了如下幾種物理量取值范圍的界定方法：

[方法一]從準(zhǔn)確掌握物理概念出發(fā)界定物理量取值范圍

在體校物理教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)有較多物理量在其概念的描述中已明確了取值范圍，如果能正確理解和掌握物理量的基本概念，則相關(guān)物理量的取值便可直接予以準(zhǔn)確界定。

如“全反射”這節(jié)中對(duì)概念有這樣一段描述：當(dāng)光線從光密介質(zhì)射到兩種介質(zhì)的界面時(shí)，如果入射角等于或大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。其中特別指出發(fā)生全反射現(xiàn)象時(shí)入射角應(yīng)等于或大于臨界角，即對(duì)能否發(fā)生全反射現(xiàn)象的入射角作了明確界定。

如圖示：直角三棱鏡的折射率等于2，一束平行光線垂直于AB面入射，若要使BC面上沒(méi)有光線射出到空氣中，∠B的大小應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?

光線從該三棱鏡射向空氣發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角為30°，由幾何關(guān)系和發(fā)生全反射的條件可得本題的正確答案為：∠B≥30°。

又如光電效應(yīng)一節(jié)對(duì)這一概念有這樣的描述：對(duì)任何一種金屬，入射光的頻率必須大于某一極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個(gè)頻率的光無(wú)論強(qiáng)度如何，照射時(shí)間多長(zhǎng)也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。其中特別指出產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率必須大于某一金屬的極限頻率，即對(duì)能否發(fā)生光電效應(yīng)作了準(zhǔn)確的界定。

其它如“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”中物體在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)處于臨界狀態(tài)時(shí)的速度大小的界定問(wèn)題，都屬于類(lèi)似的方法。

[方法二]由正確理解物理規(guī)律入手界定物理量取值范圍

在物理規(guī)律的闡述中同樣包含著一些物理量的取值范圍的界定，能運(yùn)用相應(yīng)的物理規(guī)律來(lái)確定物理量的最后結(jié)論，這是許多物理量取值范圍界定的基本手段。典型問(wèn)題如透鏡成像規(guī)律中，對(duì)凸透鏡成不同特點(diǎn)的像其相應(yīng)的物距作了分段的界定，利用這一規(guī)律，分析相應(yīng)的物理量的取值范圍，顯然是十分便利的。

一物體在主軸上離透鏡20厘米處，經(jīng)透鏡成一放大的實(shí)像，則此透鏡的焦距可能為多大?

根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，當(dāng)物體處于離透鏡的一倍焦距和兩倍焦距之間時(shí)，經(jīng)透鏡成放大實(shí)像。因此，該透鏡的焦距可能取值在10厘米至20厘米之間。又如，在應(yīng)用動(dòng)量和機(jī)械能有關(guān)規(guī)律的綜合性教學(xué)中，運(yùn)用相關(guān)的規(guī)律便能巧妙地求解問(wèn)題。

在光滑的水平桌面上，動(dòng)量為5千克?米/秒的小球A追上和它同方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量為7千克?米/秒的小球B，并且發(fā)生正碰，碰后兩球的動(dòng)量可能是：

A、P_A=6千克?米/秒

P_B=6千克?米/秒

B、P_A=-1千克?米/秒

P_B=13千克?米/秒

C、P_A=-6千克?米/秒

P_B=18千克?米/秒

D、P_A=4千克?米/秒

P_B=8千克?米/秒

上述四個(gè)選項(xiàng)均符合動(dòng)量守恒定律，因此給正確解答該題帶來(lái)較大難度。但由機(jī)械能變化規(guī)律可知，兩球在碰前的總動(dòng)能須大于或等于碰后兩球的總動(dòng)能，即EKA+EKB≥EKA′+EKB′，而B(niǎo)球碰后的速度必大于碰前的速度，VB′＞VB′，B球碰后的動(dòng)量范圍P_B′＞7千克?米/秒，而A球碰后速度大小必小于碰前速度大小，即VA′＜VA，所以A球碰后的動(dòng)量范圍為：-5千克?米/秒A