物理學(xué)習(xí)重“聯(lián)系”善“變通”

張建國

(廣東省佛山市南海區(qū)第一中學(xué) 528200)

1 重聯(lián)系

物理，重在一個“理”字，即事物的內(nèi)在聯(lián)系及其規(guī)律性.要學(xué)好物理，就要抓住這些“聯(lián)系”，從而“悟”理.

1.1 抓知識與知識之間的聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)

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

學(xué)生要學(xué)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(gòu)”和思想方法的感悟！

1.2 抓知識與習(xí)題之間的聯(lián)系，強調(diào)即學(xué)即用

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

1.3 抓習(xí)題與習(xí)題之間的聯(lián)系

歸納典型習(xí)題、提煉解題思路，一題多變、一題多解.

為此，每完成一道作業(yè)，都要三思，通過這一道題：

①鞏固了哪些知識？②發(fā)現(xiàn)了哪些問題？③總結(jié)了什么新的規(guī)律？

從而達到總結(jié)——練習(xí)——再總結(jié)——這樣一個良性循環(huán).

在這里，失敗了——發(fā)現(xiàn)了問題所在——提高了認識，失敗就成了一筆財富！

學(xué)生抓好“三個聯(lián)系”，自主建構(gòu)出由物理概念、規(guī)律交織而成的知識網(wǎng)絡(luò)，就為知識的靈活運用打下了堅實的基礎(chǔ).

2 善變通

2.1 “直接求法”和 “間接求法”

當(dāng)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(jù)該物理量的定義來直接求取的方法.如根據(jù)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(jù)物理規(guī)律將一個不易求取的物理量轉(zhuǎn)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(xué)習(xí)中何嘗不是“多條規(guī)律多條路”呢！如根據(jù)動能定理W=ΔEk，實現(xiàn)W?Ek的相互轉(zhuǎn)換；根據(jù)動量定理I=Δp，實現(xiàn)I?p的相互轉(zhuǎn)換等等.

例1小明將手中質(zhì)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(xué)物理學(xué)習(xí)中經(jīng)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??？”“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(shù)學(xué)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(dāng)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(shù)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??？

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(shù)學(xué)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(biāo)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(xué)與動力學(xué)切換

例4同步衛(wèi)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(zhuǎn)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(wèi)星、近地衛(wèi)星與赤道上的物體比較見圖3.

圖3

圖4

例5發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)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(shè)衛(wèi)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(jīng)過P點時的速度和加速度為v2P和a2P，且當(dāng)衛(wèi)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．a(chǎn)1>a3>a2PD．T1

解析衛(wèi)星在P點由軌道2進入軌道3時，衛(wèi)星遠地點發(fā)動機要點火加速，所以A正確B錯誤；平均軌道半徑越大，衛(wèi)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(zhì)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(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖5乙所示，0～t0時間內(nèi)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(nèi)產(chǎn)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(jīng)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(guān)系．

錯因此過程中產(chǎn)生的電動勢不是動生電動勢，而是變化的磁場激發(fā)的感應(yīng)電場產(chǎn)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(yīng)電場的電場力做功獲得的.

但若不利用功能關(guān)系，而直接應(yīng)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(dāng)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(lián)想能量轉(zhuǎn)化，用功能關(guān)系去求解易出錯，而應(yīng)用動能定理破解電磁感應(yīng)功能關(guān)系問題，穩(wěn)妥而快捷，是因為能量是“抽象”的，功是“具體”的——有抓手，所以穩(wěn)妥、踏實！