物理问题的一般分析方法

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1、物理问题的一般分析方法命题趋势与原来的考试不同， “综合能力测试”多以现实生活中有关的理论问题和实际问题立意命题，要求更加真实和全面地模拟现实。试题要求学生的能力主要不是对事物的结局或某一侧面进行描述，而是注重对事物整体的结构、功能和作用的认识，以及对事物发展过程的分析理解。解答这类问题，构建物理模型是关键，而且是难点。由于情境的新颖，原来储存在头脑中的模型无法直接应用，完全要凭借自己的思维品质来构建模型，对考生的能力是一个极大的考验。实际上这也是命题者的用心所在，因为考生构建模型的情况，能真实地反映他的理解能力、分析综合能力、获取知识的能力等多种能力。知识概要互相关联的物理状态和物理过程构成

2、了物理问题，解决物理问题的一般方法可归纳为以下几个环节：在这几个环节中，根据问题的情景构建出物理模型是最关键的、也是较困难的环节。由问题情景转化出来的所谓“物理模型” ，实际上就是由理想的对象参与的理想的过程。如质点的自由落体运动、质点的匀速圆周运动、单摆的简谐运动、点电荷在匀强电场中的运动、串 并 联 电 路 等 等 。 这 种 物 理 模 型 一 般 由 更 原 始 的 物 理 模 型 构 成 。 原 始 的 物 理 模 型 可 分 为 如下 两 类 ：所谓“建模”就是将带有实际色彩的物理对象或物理过程通过抽象、理想化、简化和类比等方法转化成理想的物理模型。正确构建物理模型应注意以下几点：

3、（1）养成根据物理概念和物理规律分析问题的思维习惯。结合题目描述的现象、给出的条件，确定问题的性质；同时抓住现象的特征寻找因果关系。这样能为物理模型的构建打下基础。（2）理想化方法是构建物理模型的重要方法，理想化方法的本质是抓住主要矛盾，近似的处理实际问题。因此在分析问题时要养成比较、取舍的习惯。审视物理情景 构建物理模型 转化为数学问题 还原为物理结论对象模型（质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等）过程模型（匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛

4、运动等）物理模型电、磁场中的功和能电场中的功和能电势能 由电荷间的相对位置决定，数值具有相对性，常取无限远处或大地为电势能的零点。重要的不是电势能的值，是其变化量电场力的功 与路径无关，仅与电荷移动的始末位置有关：W=qU电场力的功和电势能的变化电场力做正功 电势能 其他能电场力做负功 其他能 电势能转化转化磁场中的功和能洛伦兹力不做功安培力的功做正功：电能 机械能，如电动机做负功：机械能 电能，如发电机转化转化电场、磁场和能量转化命题趋势电场、磁场和能量的转化是中学物理重点内容之一，分析近十年来高考物理试卷可知，这部分知识在高考试题中的比例约占 13%，几乎年年都考，从考试题型上看，既有选择

5、题和填空题，也有实验题和计算题；从试题的难度上看，多属于中等难度和较难的题，特别是只要有计算题出现就一定是难度较大的综合题；由于高考的命题指导思想已把对能力的考查放在首位，因而在试题的选材、条件设置等方面都会有新的变化，将本学科知识与社会生活、生产实际和科学技术相联系的试题将会越来越多，而这块内容不仅可以考查多学科知识的综合运用，更是对学生实际应用知识能力的考查，因此在复习中应引起足够重视。能量及其相互转化是贯穿整个高中物理的一条主线，在电场、磁场中，也是分析解决问题的重要物理原理。在电场、磁场的问题中，既会涉及其他领域中的功和能，又会涉及电场、磁场本身的功和能，相关知识如下表：如果带电粒子仅

6、受电场力和磁场力作用，则运动过程中，带电粒子的动能和电势能之间相互转化，总量守恒；如果带电粒子受电场力、磁场力之外，还受重力、弹簧弹力等，但没有摩擦力做功，带电粒子的电势能和机械能的总量守恒；更为一般的情况，除了电场力做功外，还有重力、摩擦力等做功，如选用动能定理，则要分清有哪些力做功？做的是正功还是负功？是恒力功还是变力功？还要确定初态动能和末态动能；如选用能量守恒定律，则要分清有哪种形式的能在增加，那种形式的能在减少？发生了怎样的能量转化？能量守恒的表达式可以是：初态和末态的总能量相等，即 E 初 =E 末 ；某些形势的能量的减少量等于其他形式的能量的增加量，即 E 减 =E 增 ；各种形

7、式的能量的增量（E=E 末 -E 初 ）的代数和为零，即 E 1+E 2+E n=0。电磁感应现象中，其他能向电能转化是通过安培力的功来量度的，感应电流在磁场中受到的安培力作了多少功就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功转变成其他能，如电阻上产生的内能、电动机产生的机械能等。从能量的角度看，楞次定律就是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化，因此从功和能的观点入手，分析清楚能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径；在运用功能关系解决问题时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格进行，并注意功和能的对应关系。

8、如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长 L 为 1m、质量 m 为 0.1kg 的导体棒 MN上升，导体棒的电阻 R 为 1，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度 B 为 1T 的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升 h=3.8m 时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为 2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为 7V、1A，电动机内阻 r 为 1，不计框架电阻及一切摩擦，求：（1）棒能达到的稳定速度；（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。解题方法与技巧：（1）电动机的输出功率为： W62rIUP出电动机的输出功率就是电动机牵引棒的拉力的功率，所以有 Fv出其中 F

9、 为电动机对棒的拉力，当棒达稳定速度时 LIBmg感应电流 RBLvEI由式解得，棒达到的稳定速度为 m/s2v（2）从棒由静止开始运动至达到稳定速度的过程中，电动机提供的能量转化为棒的机械能和内能，由能量守恒定律得： QmghtP21出解得 t=1s基本实验仪器的使用和基本实验方法知识概要（一）基本仪器的使用基本仪器是指通用性强，在各种实验中经常用到的仪器。中学阶段，要求掌握的基本仪器如下：测量长度的仪器- 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器测量质量的仪器- 天平测量时间的仪器- 打点计时器、秒表测量力的仪器-弹簧秤测量温度的仪器- 温度计测量电学量仪器- 电流表、电压表、多用电表电学控制仪器-

10、滑动变阻器、变阻箱、开关对以上这些仪器，要理解结构原理、规格和主要参数，知道使用方法、注意事项、读数和精度等。1、理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如，理解 10 分度的游标卡尺，也就能理解和使用 20 分度和 50 分度的游标卡尺。2、熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几方面：可能危及仪器安全的。如：螺旋测微器，在小砧快接触工件时，应改用微调旋钮，以免损坏精密螺杆。可能增大误差的。如使用螺旋测微器，读数时要注意半毫米刻度；测量仪器使用前，要调整零位（如弹簧秤、各种电表） 。使用时容易忽略的。最容易忽略的是仪器使用前的调整和使用后的复

11、位。如：使用欧姆表，要机械调零和电阻档调零，换档后要重新进行电阻档调零，使用完毕要复位。3、正确选择量程。大的量用小量程，会损毁仪表；小的量用大量程，会增大误差。选择量程的原则是：在测量值不超过量程的前提下，选用尽量小的量程；在完全不清楚测量值的情况下，试用最大量程，再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转到刻度盘的 以上；欧姆表指针应在 范围内， 为刻度盘中心阻值。31中中 R4中基本仪器4、掌握测量仪器的读数方法。主要是估读问题，大部分刻度仪器读数时都需要估读。如刻度尺和温度计，要估读到最小刻度的 ；螺旋测微器要估读到可动刻度的 。1010（二）基本实验方法围绕实验的设计原

12、理、误差控制、数据处理三个环节，都有它们自己的一些有普遍意义的方法，在中学阶段涉及的主要是以下一些方法：1、设计实验原理（1）控制变量法。如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制。（2）近似替代法。用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。（3）等效替代法。某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。（4）模拟法。当实验情景不易或根本无法创设时，可

13、以用物理模型或数学模型等效的情景代替，尽管两个情景的本质可能根本不同。 “描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。（5）微小量放大法。微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转；在观察玻璃瓶受力后的微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。2、控制实验误差（1）多次测量法。多次测量法减小偶然误差，这是所有实验必须采取的办法，也是做实验应具有的基本思想。（2）积累法。一些小量直接测量误差较大，可以累积起来测量，以减小误差。 “用单摆测定重力加速度”的实验中，为了减小周期的测量误差，不是测量完成一

14、次全振动的时间，而是测量完成 3050 次全振动的时间。3、数据处理（1）逐差法。这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法，这种方法充分利用了测量数据，具有较好的取平均的效果。（2）图象法。能从图象清楚看出物理量间的关系，在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，采用了这种方法得出电阻与温度有关的结论；可用图象法求物理量的值，在“测定电源电动势和内阻”的实验中用图象法来求 E 和 不仅有取平均的效果，还可以剔除个r别有错误的测量数据。提供电压（1）限流法。如图 1，选择合适的滑动变阻器串接在电路中，用它来改变电流，以控制负载电压。图 1 图 2（2）分压法。如图 2，当滑动变阻器的电阻小

15、于负载电阻时，可用此法调控电压。考题回顾现有一块 59C2 型的小量程电流表 G（表头） ，满偏电流为 50 ，内阻约为A800850 ，把它改装成 1mA、10mA 的两量程电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器 R1，最大阻值 20 ； 滑动变阻器 ，最大阻值 100k2R电阻箱 ，最大阻值 定值电阻 ，阻值 1k ；90电池 E1，电动势 1.5V；电池 ，电动势 3.0V；电池 ，电动势 4.5V；（所有电池2E3E内阻均不计）标准电流表 A，满偏电流 1.5mA；单刀单掷开关 S1 和 S2，单刀双掷开关 S3，电阻丝及导线若干。（1）采用如图 1 所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电池为 。 .GR2S1E图 1（2）将 G 改装成两量程电流表。现有两种备选电路，示于图 2 和图 3。图 为合理电路，另一电路不合理的理由是 。.GRab10mAS3310Rcd图 2 图 3（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1mA 量程） ，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用 来表示。A解答：（1） （或最大阻值 100k ） （或电动势 4.5V）2R3E（2） 2 图 3 电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并