高中物理常用解題方法概述關(guān)鍵詞：受力分析解題方法物理思維物理模型方法是溝通思想、知識(shí)和能力的橋梁，物理方法是物理思想的具體表現(xiàn)。學(xué)好中學(xué)物理，除需掌握有關(guān)物理內(nèi)容的基本知識(shí)、基本概念外，還必須掌握一定的解題方法和技巧。下面將高中物理中常用的解題方法進(jìn)行一個(gè)集中的介紹：整體法與隔離法在物理中通常用整體法與隔離法處理簡(jiǎn)單的連體問題，把所研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來處理的方法是整體法。采用整體法就是從整體上對(duì)物體進(jìn)行分析，不去考慮物體間的相互作用。采用整體法可以避免對(duì)事物內(nèi)部進(jìn)行復(fù)雜的討論。在不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮運(yùn)用整體法，其優(yōu)點(diǎn)是研究對(duì)象少，求解過程往往簡(jiǎn)單而巧妙。而隔離法是指將系統(tǒng)中的一個(gè)物體隔離出來進(jìn)行研究，把系統(tǒng)的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為某一個(gè)物體所受的外力的方法。整體法和隔離法是重要的思想方法，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要求靈活轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，交替使用整體法和隔離法，以取得最簡(jiǎn)潔的解題思路。粗糙光滑（圖1）OAPQθB例1、有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，BO豎直放置，表面光滑。AO上套有小環(huán)P，BO上套有小環(huán)Q，質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置處于平衡狀態(tài)（如圖粗糙光滑（圖1）OAPQθB解析：首先通過整體分析法可知，支持力始終不變。再轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，隔離環(huán)Q進(jìn)行分析，在豎直方向有，其中環(huán)P左移后，繩與豎直方向的夾角θ變小，因此T將變小。圖象法物理圖象是處理物理問題的重要手段之一，它具有直觀和形象的特點(diǎn)，可以直觀地將自變量和因變量之間的關(guān)系表現(xiàn)出來，應(yīng)用圖象法處理問題時(shí)，要搞清圖象所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系，即必須明確橫縱坐標(biāo)物理量的物理意義，明確有關(guān)“斜率”、“面積”、“截距”等所表示的物理意義，先把具體問題抽象為一個(gè)物理模型，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，建立函數(shù)關(guān)系，畫出圖象，進(jìn)而分析問題。在中學(xué)物理中，常見的圖象有：s—t圖像，v—t圖象，波動(dòng)圖象，理想氣體狀態(tài)變化圖象，伏安特性關(guān)系圖象，電源的外特性圖象，交流電圖象等等。例：起重機(jī)要把停在地面上的貨物豎直提起，放到50m高度的樓頂上，若起重機(jī)豎直上下的最大加速度大小為2m/s2，則貨物如何運(yùn)動(dòng)才能使貨物在最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)樓頂？最短時(shí)間是多少？解：首先應(yīng)比較兩種運(yùn)動(dòng)：1、先勻加速再勻減速運(yùn)動(dòng)；2、先勻加速后勻速再勻減速運(yùn)動(dòng)，作出圖象（如圖2）所示，要圍成的面積相等，必須t1<t2,因此以2m/s2勻加速上升緊接著,位面勻減速上升，所需時(shí)間最短，位移大小即圍成積大小。（圖2）對(duì)某些物理過程，如能作出對(duì)應(yīng)的物理圖象，其變化規(guī)律便一目了然。根據(jù)圖象進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，一般能簡(jiǎn)化過程，甚至得到意外的收獲。（圖2）圖解法圖解法是指利用作圖的方法分析物理問題的方法，它通常適用于三個(gè)力的情況，其中一個(gè)力是恒力，另一個(gè)力的方向不變大小變化，求解第三個(gè)力的情況，它的優(yōu)點(diǎn)是直觀性好，但由于作圖和測(cè)量的誤差造成結(jié)果的精確性差，因此常用作定性討論。

例：

如（圖3）所示，小球被兩根細(xì)線OA、OB懸掛在空中，細(xì)線OB水平，兩細(xì)線所受拉力大小分別為T1和T2。如果將OA線的懸點(diǎn)移到A′點(diǎn)，OB線方向不變，則兩根繩上的拉力大小的變化情況如何?（如圖3）（如圖3）

解析：先畫出小球的受力圖，重力G、拉力T1、拉力T2。根據(jù)平行四邊形定則和三角函數(shù)關(guān)系：假設(shè)細(xì)線OA與水平方向的夾角為α,則T1=G/sina,T2=G/tana。當(dāng)懸點(diǎn)向右移動(dòng)時(shí)，a角減小，sina、tana減小，因此，T1和T2均增大。比例法比例法就是利用比例關(guān)系求解物理問題的方法。在一些物理題中，可以利用兩個(gè)物理量的正、反比例關(guān)系消去中間變量，從而使問題簡(jiǎn)化。例：一觀察者站在列車的第一節(jié)車廂的前端，列車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)車廂通過他歷時(shí)t1=2s,全部車廂通過歷時(shí)6s。設(shè)各節(jié)車廂長(zhǎng)度相等，不計(jì)車廂間的距離。求（1）這列車共有幾節(jié)車廂？（2）最后2s內(nèi)通過這人的車廂有幾節(jié)？（3）最后一節(jié)車廂通過這人需時(shí)多少？解：（1）設(shè)每節(jié)車廂長(zhǎng)度L;則有L∝t12,nL∝t2,寫出比例式：=t12/t2,n=9;故這列火車有9節(jié)車廂（2）求最后2s內(nèi)通過這人的車廂節(jié)數(shù)，只需先求出前4s通過他的車廂節(jié)數(shù)L/(n1L)=t12/tn12,n1=4故最后兩秒內(nèi)通過這人的車廂節(jié)數(shù)有5節(jié)（3）由S=at2,得到t∝,據(jù)此可得比例式：t1/(t9-t8)=,Δt=t9-t8=2(－)s=0.34s所以，最后一節(jié)車廂經(jīng)過此人需時(shí)0.34s極限法極限法是指在解決物理問題的過程中，對(duì)給定的條件和關(guān)系進(jìn)行“放大”或“縮小”，以至達(dá)到“極限”，使問題中原來所表示的現(xiàn)象和規(guī)律更加明顯，然后分析極端狀態(tài)，幫助作出判斷或?qū)ふ医Y(jié)論的一種方法，應(yīng)用極限法往往會(huì)使問題的解決更快捷。如伽利略的理想斜面就用了極限的方法將第二個(gè)斜面外推到極限——水平面；開爾文把查理定律外推到壓強(qiáng)為零這一極限值，引入了熱力學(xué)溫標(biāo)等，但要注意的是，在應(yīng)用極限法時(shí)，所選取的物理過程所研究的物理量的變化應(yīng)該是單一的，如增函數(shù)或減函數(shù)，但不能既有增函數(shù)又有減函數(shù)。例：船在靜水中的速度為v0，往返于甲乙兩碼頭一次的時(shí)間為t0，在水流速度為v的河水中往返同樣距離的時(shí)間為t，試比較t0和t的大小關(guān)系。此題用計(jì)算法解決也可以但費(fèi)時(shí)，如果采用極端思維問題就簡(jiǎn)單多了——設(shè)想v趨近于v0逆水返回時(shí)間將趨于無窮大，故t大于t0。等效法等效法是指在效果等同的情況下，以一些簡(jiǎn)單的因素代替原來的復(fù)雜因素，從而揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律的一種思想方法。等效思想在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如力的合成與分解中合力與分力的等效替代；運(yùn)動(dòng)的合成與分解中，合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等效替代；電學(xué)中的等效電路圖、等效電阻等。利用等效法可以將一個(gè)復(fù)雜的或難于解決的問題等效為一個(gè)較為簡(jiǎn)單的或易于解決的問題，它起到了一個(gè)化繁為簡(jiǎn)、化難為易的作用。因此，等效法是解決復(fù)雜問題的重要方法之一。對(duì)稱法物理學(xué)中存在著大量的對(duì)稱現(xiàn)象，如物理模型的對(duì)稱結(jié)構(gòu)、物體運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性、電場(chǎng)、磁場(chǎng)的對(duì)稱分布等，其對(duì)稱部分總存在著某些相同的特征，因此，利用物理學(xué)中存在的各種對(duì)稱關(guān)系分析問題和處理問題的方法叫做對(duì)稱法。ACBD例：如（圖4）所示，四個(gè)相同的物塊A、B、C、D質(zhì)量均為m，現(xiàn)用兩塊相同的木板將它們緊壓在一起，處于靜止?fàn)顟B(tài)，接觸面豎直。試分析兩木板與AACBD中央兩物塊B、C間的摩擦力。解析根據(jù)題中研究對(duì)象在性質(zhì)和構(gòu)造上的對(duì)稱性，左板與A（圖4）之間、右板與D之間具有相同的摩擦力，然后通過分析整體的平衡（圖4）關(guān)系易知該摩擦力大小為f=2mg，方向豎直向上。而B、C之間不應(yīng)存在摩擦力，因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)稱性，B、C的受力情況應(yīng)完全相同，如果B、C間存在摩擦力，那么B對(duì)C的摩擦力和C對(duì)B的摩擦力方向相反，這樣就會(huì)破壞這種對(duì)稱性。對(duì)稱性也常出現(xiàn)在上拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、電磁場(chǎng)、光學(xué)等知識(shí)中，分析題目的特點(diǎn)，抓住對(duì)稱的物理量解題，不失為一種捷徑。臨界法臨界狀態(tài)是指物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生質(zhì)的變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的中介狀態(tài)，如物理學(xué)中的臨界角、熔點(diǎn)、臨界溫度、極限頻率等，利用臨界條件處理物理問題的方法稱為臨界法。如果題目中出現(xiàn)如“最大、最小、至少、恰好、滿足什么條件”等一類詞語(yǔ)時(shí)，常采用這種方法。（圖5）例：物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng)，中學(xué)物理僅研究通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的兩類情況。沒有物體支撐的圓周運(yùn)動(dòng)，有繩模型和沿光滑內(nèi)軌道運(yùn)動(dòng)的兩類場(chǎng)景：本質(zhì)上都是自身的重力和指向圓心的彈力之和提供向心力，如（圖5）所示：臨界條件：解得：稱為維持圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度；（圖5）討論：，繩和光滑軌道內(nèi)側(cè)提供指向圓心，沿徑向里的彈力；無法到達(dá)最高處，未到之前就開始做斜上拋運(yùn)動(dòng)。九、正交分解法正交分解法是指將物體所受到的力分解到相互垂直的兩個(gè)方向上進(jìn)行求解的方法，在解決物體受多個(gè)力作用的問題時(shí)采用正交分解法非常方便。例.如（圖6）所示，在傾角為的斜面上，放置一質(zhì)量為m的物體，物體與斜面間摩擦系數(shù)為。為使m能勻速下滑需再施加一個(gè)F，求F的最小值及取得最值時(shí)的方向。（圖6）解：物體受力如圖所示，選取坐標(biāo)系，設(shè)所加外力F與x軸夾角為。（圖6）可得：由（1）（2）（3）式解得：物理模型法物理模型是一種理想化的物理形態(tài)，是物理知識(shí)的一種直觀表現(xiàn)。而物理模型法是對(duì)研究對(duì)象加以簡(jiǎn)化和純化，突出主要因素、忽略次要因素，從而來研究、處理物理問題的一種思維方法。從本質(zhì)上講，分析和解決物理問題的過程，就是構(gòu)建物理模型的過程。例：如（圖7）所示，豎直放置的平行金屬板，兩板間距為0.1m，極板間電勢(shì)差為103v，一個(gè)質(zhì)量為0.2g、帶電量為10－7c的小球用0.01m長(zhǎng)的絕緣線懸掛于O點(diǎn)?，F(xiàn)將小球拉到與絕緣線呈水平位置的A點(diǎn)后放開，小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方的B點(diǎn)時(shí)線突然斷開，以后小球恰能通過B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)。求BC間的距離。（g＝10m/s2）（圖7）解析：帶電小球從A點(diǎn)開始作圓周運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，用動(dòng)能定理可得它過B點(diǎn)時(shí)的水平速度v，即：mgL－qUL/d＝mv2/2，線斷后，它在水平方向作勻減速運(yùn)動(dòng)，可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，即：t＝2v/a＝2vdm/qu，同時(shí)，它在豎直方向作自（圖7）由落體運(yùn)動(dòng)，可得：HBC＝gt2/2＝g(2vdm)2/2(qU)2，代入數(shù)據(jù)，即得HBC＝0.08m。假設(shè)法在研究某些物理量或物理過程的變化時(shí)，有時(shí)先提出一個(gè)假設(shè)，接著由假設(shè)進(jìn)行推理論證，進(jìn)而找出其變化規(guī)律。這種分析問題的方法叫假設(shè)法。假設(shè)法是解物理問題的一種重要思維方法。例：有一空心玻璃球重5.88N，體積為0.6dm3，把它輕輕放入硫酸中，求當(dāng)它靜止時(shí)受到的浮力。（ρ硫=1.8×103kg/m3）解：假設(shè)球全部沒入硫酸中，V排=V物，則F浮=ρ硫V排g=1.8×103kg/m3×0.6×10-3m3×9.8N/kg=10.58N。由于球重小于它全部沒入硫酸中時(shí)受的浮力，所以它必然要上浮，直至漂浮在液面上靜止，而漂浮時(shí)V排≠V物，所以它靜止時(shí)受的浮力就不可能是10.58N，這時(shí)可根據(jù)漂浮條件確定浮力，據(jù)漂浮條件：F浮=G物=5.88N?？刂谱兞糠刂谱兞糠ㄊ侵付鄠€(gè)物理量可能參與變化時(shí)，為確定各個(gè)物理量之間的關(guān)系，以控制某些物理量使其固定不變來研究另外兩個(gè)量變化規(guī)律的一種方法。它是研究物理的一種重要的科學(xué)方法。如：在研究氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)這三個(gè)狀態(tài)變量之間的關(guān)系時(shí)，必須設(shè)法把決定氣體狀態(tài)的一個(gè)量或兩個(gè)量用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來研究其他兩個(gè)變量之間的關(guān)系。在進(jìn)行研究時(shí)，首先把研究對(duì)象限定為一定質(zhì)量的氣體，然后研究在溫度恒定的條件下，它的體積跟壓強(qiáng)的關(guān)系，得出了玻意耳定律。如果使一定質(zhì)量氣體的體積（或壓強(qiáng)）保持不變，研究它的壓強(qiáng)跟溫度的關(guān)系（或體積跟溫度的關(guān)系），便得出了查理定律了。十三、歸納法歸納法是指對(duì)物理現(xiàn)象或物理過程先進(jìn)行分析、推導(dǎo)，歸納出其一般規(guī)律的表達(dá)式——通式，然后依據(jù)通式進(jìn)行有關(guān)運(yùn)算，最后求得問題答案的方法。例：一彈性小球自ｈ０＝５m高處自由下落，當(dāng)它與水平地面每碰撞一次后，速度減小到碰前的7/9，不計(jì)每次碰撞時(shí)間，計(jì)算小球從開始下落到停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過的路程和時(shí)間．解：設(shè)小球第一次落地時(shí)速度為v０，則：v０＝＝１０m/s那么第二，第三，……，第n＋１次落地速度分別為：v１＝v０，v２＝（）２v０，…，vn＝（）nv０小球開始下落到第一次與地相碰經(jīng)過的路程為ｈ０＝５m，小球第一次與地相碰到第二次與地相碰經(jīng)過的路程是：L１＝２×＝２×v０２＝１０×（)２小球第二次與地相碰到第三次與地相碰經(jīng)過的路程為L(zhǎng)２：L２＝２×＝１０×（）４由數(shù)學(xué)歸納法可知，小球第n次到第n＋１次與地相碰經(jīng)過的路程為L(zhǎng)n：Ln＝１０×（）２n故整個(gè)過程總路程ｓ為：ｓ＝ｈ+（L１＋L２＋…＋Ln）＝５＋10［（）２＋（）４＋…＋（）２n］可以看出括號(hào)內(nèi)的和為無窮等比數(shù)列的和．由等比無窮遞減數(shù)列公式Sn＝得：ｓ＝５＋10×m＝20.3m小球從開始下落到第一次與地面相碰經(jīng)過時(shí)間：t０＝＝１ｓ小球第一次與地相碰到第二次與地相碰經(jīng)過的時(shí)間為：t１＝２×＝２×ｓ同理可得：tn＝２×（）nｓt＝t０＋t１＋t２＋…＋tn＝１＋２×［（）＋（）２＋…＋（）n］ｓ＝［１＋２×］ｓ＝（１＋７）ｓ＝８ｓ．十四、反證法反證法是證明原命題的逆否命題成立從而得出原命題成立的方法。當(dāng)我們由已知命題的條件去求證結(jié)論不易著手時(shí)，可以改為證明它的逆否命題，其基本步驟是：首先根據(jù)要證明的論題做出反論題成立的假設(shè)，然后推理論證反論題是錯(cuò)誤的，最后確定證明的論題是正確的。例：試證明兩條磁力線不可能相交。證：假設(shè)兩條磁力線可以相交，則處于交點(diǎn)處的小磁針的N極將有兩個(gè)不同的指向。這與在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)小磁針的N極,只有一個(gè)確定的指向的事實(shí)相悖，因此這個(gè)假設(shè)是錯(cuò)誤的。所以兩條磁力線不可能相交。十五、相似三角形法在解決物理問題時(shí)，常根據(jù)矢量三角形和幾何三角形相似，利用其對(duì)應(yīng)邊的比例