分析物理問題的基本步驟

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
    一個(gè)物理問題,都有一定的物理情景,涉及一定的物理過程,要想正確地解答物理問題,必須把有關(guān)的物理內(nèi)容分析清楚。一般說來,分析一個(gè)物理問題的基本步驟如下:
  
  1選取研究對(duì)象
  
  不論是力學(xué)問題、熱學(xué)問題,電學(xué)問題或其他問題,都有一個(gè)選擇和確定研究對(duì)象的問題。研究對(duì)象可以是一個(gè)物體,也可以是一個(gè)物體系(兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的無論組成的系統(tǒng))。有的物理問題始終都是一個(gè)研究對(duì)象,而有的問題在不同階段應(yīng)該選取不同的研究對(duì)象。可以說:研究對(duì)象選取的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到我們解決物理問題的難易程度,正確選取研究對(duì)象,能提高解題的準(zhǔn)確性和效率。
  
  例1:一架直升飛機(jī)質(zhì)量為m,懸停在空中,槳翼下風(fēng)速為v,求它的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P。
  
  該題容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤解法是:
  
  由于飛機(jī)在空中靜止,因此發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為
  
  P=Fv=mgv
  
  錯(cuò)誤的原因主要是沒有明確研究對(duì)象是誰。第一步顯然是以飛機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)飛機(jī)進(jìn)行受力分析:受重力G和空氣對(duì)它的向上的作用力F,由于飛機(jī)懸停,G和F是一對(duì)平衡力,這一步是正確的。但下一步則屬于亂套公式了,若以飛機(jī)為研究對(duì)象,則飛機(jī)的速度為零;若以空氣為研究對(duì)象,那又是哪一部分空氣呢?
  
  正確的分析與解答過程如下:
  
  設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘把質(zhì)量為的空氣從靜止加速到,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)這部分空氣的作用力為F,由動(dòng)量定理得
  
  F×1=Mv
  
  根據(jù)動(dòng)能定理,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)這部分空氣每秒鐘做功(即功率)為
  
  P=12Mv?2
  
  又根據(jù)牛頓定律及飛機(jī)處于平衡狀態(tài)知道
  
  F=mg
  
  即Mv=mg
  
  所以,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為:
  
  P=12mgv
  
  2建立物理模型
  
  實(shí)際中的物理現(xiàn)象一般都很復(fù)雜,為了解決它,常常需要忽略一些次要因素,物理模型就是忽略次要因素的產(chǎn)物,如:質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、光滑平面、輕繩、輕彈簧、理想變壓器、彈性碰撞等等,都是理想模型。對(duì)一個(gè)具體物理問題,在確定了研究對(duì)象后,首先要考慮的就是建立怎樣的物理模型。
  
  3分析物理過程和狀態(tài)
  
  狀態(tài)是與某一時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的,過程則與某一段時(shí)間相對(duì)應(yīng)。任何一個(gè)過程,都有一個(gè)初始狀態(tài)和一個(gè)末狀態(tài)(還包括無數(shù)中間狀態(tài)),對(duì)于某一確定的狀態(tài),要用狀態(tài)參量來描述。一個(gè)具體的物理問題,簡(jiǎn)單的可能只討論某一確定的狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系,復(fù)雜的問題則要涉及到物理過程。而對(duì)于一個(gè)變化方向和路徑都確定了的物理過程,要注意分析這個(gè)過程遵循的物理規(guī)律,可能它是一個(gè)較簡(jiǎn)單的過程,始終按同一規(guī)律變化;也可能它是一個(gè)較復(fù)雜的過程,在不同的階段遵循不同的規(guī)律。對(duì)于一個(gè)始、末狀態(tài)確定了的物理過程,則可能存在著不止一種的變化路徑。對(duì)一個(gè)物理問題,如果能把相應(yīng)的狀態(tài)和過程分析清楚,問題一般說來就已基本上解決了。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/1001324.html

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