物理問(wèn)題的常見(jiàn)處理方法淺析

劉天歡

摘要：在高中理科各科目中，物理是相對(duì)較難學(xué)習(xí)的學(xué)科，特別是民族地區(qū)物理成績(jī)中差等的同學(xué)，總有這樣的疑問(wèn)："上課聽(tīng)得懂，聽(tīng)得清，就是在課下做題時(shí)不會(huì)。這是個(gè)普遍的問(wèn)題，也是值得物理教師和同學(xué)們認(rèn)真研究的問(wèn)題。本文介紹物理學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問(wèn)題的常見(jiàn)的幾種處理方法。

關(guān)鍵詞：理想模型；等效替代法；微元法；近似處理方法 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2014）14-0227-02在運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題和教育教學(xué)的過(guò)程中，逐步領(lǐng)會(huì)和掌握這些方法才是關(guān)鍵所在。常用的處理問(wèn)題的方法：

1.把研究對(duì)象、過(guò)程視為理想模型

在高中物理中，我們所研究的對(duì)象或物理過(guò)程可以說(shuō)都是理想模型，例如在研究對(duì)象上有：質(zhì)點(diǎn)、輕桿、理想氣體、點(diǎn)電荷、理想變壓器、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、點(diǎn)光源、光線(xiàn)、原子模型；又如在研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)有：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、彈性碰撞、自由落體運(yùn)動(dòng)等等。解答物理問(wèn)題時(shí)的關(guān)鍵是：(1)明確研究對(duì)象及其所處的狀態(tài)，并把研究對(duì)象視為適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ停?2)分析物理過(guò)程，并找出物理規(guī)律。現(xiàn)在很多學(xué)生對(duì)于物理規(guī)律和物理公式背的很熟，但是真正碰到問(wèn)題的時(shí)候，卻無(wú)從下手，其主要一個(gè)原因是他們不會(huì)將一個(gè)實(shí)際問(wèn)題抽象為一個(gè)正確的模型，無(wú)法做到舉一反三。所以，在物理教學(xué)中，應(yīng)該下功夫教給學(xué)生這種處理問(wèn)題的思想和方法。

2.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(jiǎn)單的物理對(duì)象、物理過(guò)程、物理現(xiàn)象替代實(shí)際的、陌生的、復(fù)雜的物理對(duì)象、物理過(guò)程、物理現(xiàn)象的思想方法。合力與分力、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)、交流電的有效值等都是等效法在物理學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用。等效法在物理解題中也有廣泛的應(yīng)用，主要有：物理模型的等效替代；物理過(guò)程的等效替代；作用效果的等效替代。

在應(yīng)用等效法解題時(shí)，應(yīng)知道兩個(gè)事物的等效不是全方位的，只是局部的，特定的、某一方面的等效。因此在具體的問(wèn)題中必須明確哪一方面等效，這樣才能把握住等效的條件和范圍。

例題：如圖2所示，在一個(gè)平面內(nèi)有6根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)的電流強(qiáng)度大小相同，方向如圖中的箭頭所示，I、II、III、IV四個(gè)區(qū)域是面積相等的正方形，則垂直紙面向外、磁通量最大的區(qū)域?yàn)?；垂直紙面向里、磁通量最大的區(qū)域?yàn)?；磁通量為零的區(qū)域?yàn)椤?/p>

【點(diǎn)撥解疑】：本題如果利用安培定則分別判斷出6根通電直導(dǎo)線(xiàn)在這四個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，然后用"?"和"×"的個(gè)數(shù)表示，再據(jù)個(gè)數(shù)的多少來(lái)確定這四個(gè)區(qū)域的磁通量大小和方向，則非常麻煩，如果用等效法，即把6根等效成1根電流方向如上圖虛線(xiàn)所示，再由上述方法便可迅速、準(zhǔn)確地判斷出所求結(jié)果：垂直紙面向外、磁通量最大的區(qū)域?yàn)镮I；重直紙面向里、磁通量最大的區(qū)域?yàn)镮V；磁通量為零的區(qū)域?yàn)镮、III。在中學(xué)物理練習(xí)中，經(jīng)常需要運(yùn)用等效法處理問(wèn)題。我們應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生，使他們掌握這種處理問(wèn)題的方法。

3.微元法

微元法指的是我們把研究對(duì)象或過(guò)程分隔成小塊的（微元）來(lái)加以研究。這種方法在人民教育出版社《物理》（新教材）中最為突出，例如在研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系時(shí)，如右圖4將v-t圖象中整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分的非常非常細(xì)，很多很多小矩形的面積之和就能準(zhǔn)確地代表物體的位移,這時(shí)，"很多很多"小矩形頂端的"鋸齒形"就看不出來(lái)了，小矩形合在一起成了一個(gè)梯形，面積就是位移，從而推導(dǎo)出位移時(shí)間公式：

微元法實(shí)際上是一種微分的思想，在中學(xué)物理問(wèn)題中是一種常用的處理方法。

4.近似處理法

在中學(xué)物理研究問(wèn)題時(shí)，我們實(shí)際上常常用到近似處理這種方法。例如，我們?cè)谘芯侩姾芍g的相互作用力時(shí)，我們往往研究電荷之間的靜電力，而不考慮電荷之間的萬(wàn)有引力，這時(shí)因?yàn)殡姾芍g的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于靜電力，可以忽略不計(jì)。在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們也常常忽略一些次要因素，或忽略相對(duì)很小的量，這也是近似處理。再比如，對(duì)打擊碰撞問(wèn)題，常常有學(xué)生問(wèn)：重力到底考慮不考慮？這也要視具體情況而定的。

例題：一質(zhì)量m為5kg的物體，自地面20m高處從靜止開(kāi)始自由下落，物體落地時(shí)與地面相互作用時(shí)間為0.01s，即停止在地面上，試求物體對(duì)地面的平均作用力多大（g取10m/s2）？若相互作用時(shí)間為1s,平均作用力多大？

【點(diǎn)撥解疑】（1）物體對(duì)地面的平均作用力與地面對(duì)物體的作用力是一對(duì)作用力與反作用力。所以，可選取物體為研究對(duì)象。

（2）物體自由下落時(shí)，遵循自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以物體與地面作用前的速度v 滿(mǎn)足v2=2gh,∴v=2gh=20m/s方向豎直向下。

物體與地面相互作用過(guò)程中，受到豎直向下的重力mg和地面給物體豎直向上的平均作用力 的作用。物體與地面相互作用后速度等于零。

（3）根據(jù)動(dòng)量定理，取豎直向上為正方向，得：t=0.01s時(shí)，

在這種情況下，重力遠(yuǎn)小于其它力，在實(shí)際問(wèn)題中可以忽略不計(jì)（近似處理）。

t=1s時(shí)，重力不能忽略。

從上例中可以看出，一個(gè)量是否可以被忽略不計(jì)，不是看它的絕對(duì)數(shù)值,而是看它和其它量相比是否小到可以被忽略不計(jì)。這里從數(shù)量級(jí)上加以比較，是很有效的。

除了上述幾種方法外，像分析-綜合法、臨界分析法、反證法、圖像法等等，也是在中學(xué)物理中常用的處理問(wèn)題的方法，教師在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)逐步教給學(xué)生，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考和總結(jié)，這樣才有利于學(xué)生處理物理問(wèn)題，真正做到舉一反三的效果。參考文獻(xiàn)：

[1]閻金鐸，田世昆．《中學(xué)物理教學(xué)概論》高等教育出版社，1999年

[2]許國(guó)梁 《中學(xué)物理教材教法》江蘇教育出版社，1985年