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1、 高 中 物 理知识体系梳理和物理问题解决方法指 要 十堰市郧阳区第二中学 魏凯一、知识体系：贯穿高中物理始终有三条主线 ：力、运动、能量1、力的角度： 根据性质可将力分为重力、弹力 、摩擦力、电场力（库仑力）、磁 场力（安培力、洛仑力）、分子力 （选修3-3）、核力（选修3-5）等2、从运动的角度： （1）直线运动： 匀速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动（2）曲线运动： 平抛运动（类平抛运动、斜抛 运动）（斜抛运动只作定性要求 ）圆周运动（匀速圆周运动、变 速圆周运动）一个物体做何种形式的运动， 取决于该物体的受力情况和它的 初始条件，加速度这一物理量是 联系力和运动的桥梁。 3、从能量
2、的角度： （1）高中阶段遇到的能量形式有： 动能、重力势能、弹性势能、电势 能（电能）、电场能、磁场能、光 能、分子动能（选修3-3） 、分子 势能（选修3-3）、物体的内能（选 修3-3）、核能（选修3-5）等（2）不同形式的能量之间是可以相互 转化的，能量的转化是通过做功来实现 的，功是能量转化的量度。合外力做功等于物体动能的变 化动能定理 除重力与弹力以外的其它力做功之和 等于物体机械能的变化功能原理 电场力做功等于电势能变化的负值 弹簧弹力做功等于弹性势能变化的 负值 分子力做功等于分子势能变化的负 值（选修3-3） 重力做功等于重力势能变化的负值 静摩擦力可做正功、可做负功、可 不做
3、功，一对静摩擦力做功之和一定 为零，不产生内能；摩擦力做功的特点： 滑动摩擦力可做正功、可做负功、 可不做功，一对滑动摩擦力做功之和 一定为负值，做功的绝对值等于产生 的内能。 安培力做功的特点： 安培力可做正功、可做负功、可 不做功。在磁场不动、磁场不变时，安培 力对导体棒或线圈所做的功等于回 路电能的变化。当安培力做正功时，有电能转化 为导体棒或线圈的机械能；当安培 力做负功时，有导体棒或线圈的机 械能转化为回路的电能。在磁场运动或磁场随时间变化时 ，安培力对线圈所做的功不等于回 路中产生的电能洛仑力一定不做功 （3）能量转化遵循的规律： - 能量转化与守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭
4、空 消失，它只能从一种形式转化为别的 形式，或从一个物体转移到别的物体 ，总的能量是守恒的。因此在分析能 量转化时，应分析能量是从哪里来， 能量又到哪里去了。二、物理问题分析方法解决物理问题的方法很多，可大 致地分为应用物理思想分析问题的 方法、应用数学思想分析问题的方 法、应用逻辑思维分析问题的方法 。每一种方法又可分为若干种具体 的方法，现举例分析。 1、物理方法： 物理方法大致可分为：守恒法 、整体法、隔离法、等效法 、割补法、图解法、变换参 考系法、微元法、叠加法等 守恒法是指运用守恒定律来 解决问题的方法。高中阶段学到 的守恒定律有：机械能守恒定律 、能的转化与守恒定律、动量守 恒定
5、律、电荷守恒定律、质量守 恒定律等。应用时要注意守恒的 系统、守恒的条件、状态的选取 等问题。整体法与隔离法，主要是研究 对象选取时考虑采用的方法，对 象选取之后，运用的规律和解决 的方法是相同。这种方法在解决 力学问题时经常用到，在电路的 动态问题分析中用得也较多。整 体法和隔离法也包括物理过程的 整体或部分的选取。例题1:建筑工人要将建筑材料送到高处，常 在楼顶装一个定滑轮，（图中未画出），用绳 AB通过滑轮将建筑材料提上去，为了防止建筑 材料与墙壁相碰，站在地面上的工人还另外用 绳子CD拉住材料，使它与竖直墙壁保持一定的 距离L，若不计两绳重力，在建筑材料被提起的 过程中，绳AB、CD的
6、拉力F1、F2的大小变化情况 ：A、F1变大，F2变大 B、F1变大，F2不变C、F1变大，F2变小 D、F1变小，F2变小分析：在该过程中，由于材料与 墙壁的距离保持不变，绳AB与竖直 向上的方向的夹角在变大，绳CD 与竖直向上的方向的夹角也在变 大，由力的矢量图可知：F1、F2的 大小都在变大。所以正确答案为A。等效法是以等效的观点为指导 进行解题的方法。高中阶段常用 到的等效观点有物理对象的等效 、物理条件的等效、物理过程的 等效以及研究方法的等效等。应 用时应注意能否等效，是在哪一 点上等效。参考系是物理学中的一个重要 概念，许多物理量、物理规律都是 基于某一参考系的，具有相对性。 但
7、也有一些物理量或物理规律，例 ：空间两位置之间的距离、某一事 件经历的时间等，它们不随参考系 的变换而变化，具有绝对性。例题2：如图所示，天花板上挂有一 根长为1m的木杆，从地面上竖直向上 抛出一个小球，同时木杆自由下落， 0.5s后球和杆下端在同一水平线上， 再过0.1s，球和杆的上端在同一条水 平线上，求：小球抛出时的速度和天 花板离地面的高度？分析：选择木杆为参照物，由于 小球相对于木杆向上做匀速直线运 动，运动的速度为V0=L/t=10m/s。 小球抛出时离天花板的高度，等于 小球抛出时的位置与木杆上端位置 之间的距离。这一距离在地面参考 系中与在木杆参考系中是相等。因 此天花板离地面
8、的高度应为：h=V0t总=6m。微元法是从对事物的极小部分 入手分析，达到解决事物整体问 题的方法。在高中阶段微元法所 选取的微元可以是物体的某一微 小部分，也可以是物体运动过程 的一个微小阶段。2、数学方法： 数学的方法大致可分为：几何法 、比例法、三角法、图象法、 代数法、估算法、近似法等。例题3：设在平直公路上以一定速 度行驶的自行车，所受阻力约为车、 人总重力的0.02倍，则骑车人的功率 最接近于A、10-1kW B、10-3kW C、1kW D、10kW本题需用估算法来分析，人和 自行车的总质量接近100kg，速 度接近5m/s，则可估算出骑车人 的功率约为10-1kW，因此正确答
9、案为A。 图象法是高中阶段一种重要的方法， 对于图象法，首先要识别和看懂图象， 其次能运用图象法来解决问题。 例题4：在中学物理中，一般认为灯泡 的电阻不变，把它当成线性元件处理，实 际上，随着温度的变化，灯泡的电阻在不 断发生变化，是非线性元件，图象法是分 析非线性元件的常用方法。试利用图象分 析下面的问题。加在某灯泡上的电压与通过的电流之间 的关系如左下图所示，若忽略电池及电流 表的内阻，把其中两个灯泡和一只 R0=10的定值电阻以及电动势为12V的电 池组按右下图方式连接，则通过电流表的 电流IA和此时灯泡的电阻R/为多大？分析：设流过灯泡的电流为I，灯 泡两端的电压为U，20I+U=1
10、2,在图 坐标系中画出它的图线，找到工作 点，求出电流和电压值，约为 U=2.8V，I=0.45A，因此电流表的电 流IA约为0.90A，灯泡电阻约为6.2。 3、逻辑法： 逻辑法大致可分为：类比法 、极端分析法、逆向分析法 、虚拟法、对称法、移植 法等。类比法是根据两个或两类对象 之间在某些方面的相同或相似性 ，从而推出它们在其它方面也可 能相同或相似的一种推理方法。 类比时，要分清哪些性质和特 征点可以类比，在什么条件下才 可以类比，避免盲目类比出现错 误的类比结果 。问题：一个 高个子人和一 个矮个子人并 肩行走，如果 拿这两个人与 两列波做类比 ，波长、频率 、波速分别可 以比做什么？
11、 对称是许多物理过程具有的性 质，应用对称法来分析解决问题是 物理学的重要方法。某一过程具有 对称性，是指在这一过程中，某些 物理量经过一定的时间具有不变性 ，但并非是与之相联系的所有物理 量都有不变性，同时对称是有条件 的。 问题：长为L的轻绳下端拴一小球构 成单摆，在悬挂点O正下方L/2摆长处 有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示 。现将单摆向左方拉开一个小角度然 后无初速度释放，问：摆球在平衡位置右侧的最大的摆角是否为左侧的两倍？ 极端法或极限法是选取物理全 过程的两个端点或中间的奇变点 来进行分析的方法。应用时要注 意在该过程中，相关物理量的变 化是单调的，否则不能应用。例题5：如图所示
12、的电路中，R1=4 ，R2=6，电源内阻不能忽略，当电键 S1闭合时，电流表A的示数为3A，则当S1 断开时，电流表示数可能为：A、3.2A B、2.1A C、1.2A D、0.8A分析：设电池的内阻为r，当电键S1闭合时，电流表A的示数为3A， 可得：E=3r+3R1，即E=3r+12 ；当电键S1断开时，可得：E=Ir+I（R1+R2）,即E=Ir+10I ；由可得:I=(3r+12)/(r+10)=3-18/(r+10) .电流应在1.2A到3A之间。答案为B。应用移植法在解决问题时，可 移植对象、移植问题、移植规律 、移植结论等。 例题6：两光滑平行长直导轨水平放 置，间距为L，不计电
13、阻，在导轨的左 端串接一阻值为R的电阻，导体棒ab搁 在导轨上，长度也为L，电阻为r，导 体棒以恒定的速度V向右运动，在t=0 时刻，棒处于x=0位置，导体棒所在区 域的磁感应强度随空间的变化规律 B=B0sinx/L（T），方向垂直于导轨 平面，求：（1）拉力F随时间t变化的表达式 ，（2）在0-2L的过程中，拉力F所做 的功。分析：（1）因导体棒向右做匀速 运动，所以拉力大小等于导体棒所受 安培力大小，F=F安=BIL=B02L2Vsin2（vt/L)/（R+r0)（2）在0-2L的过程中，由于导体棒 做匀速运动，将拉力所做的功问题 移植为回路中产生的焦耳热问题。 回路中电流随时间的变化规律为 i=B0Lvsin(vt/L)/（R+r） ，回 路中产生的焦耳热为B02L3v(R+r)， 因此拉力所做的功为B02L3v(R+r)。 这里对问题进行了移植。谢 谢!
