1選取研究對象
不論是力學(xué)問題、熱學(xué)問題,電學(xué)問題或其他問題,都有一個選擇和確定研究對象的問題。研究對象可以是一個物體,也可以是一個物體系(兩個或多個相關(guān)聯(lián)的無論組成的系統(tǒng))。有的物理問題始終都是一個研究對象,而有的問題在不同階段應(yīng)該選取不同的研究對象?梢哉f:研究對象選取的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到我們解決物理問題的難易程度,正確選取研究對象,能提高解題的準(zhǔn)確性和效率。
例1:一架直升飛機質(zhì)量為m,懸停在空中,槳翼下風(fēng)速為v,求它的發(fā)動機的輸出功率P。
該題容易出現(xiàn)的錯誤解法是:
由于飛機在空中靜止,因此發(fā)動機的輸出功率為
P=Fv=mgv
錯誤的原因主要是沒有明確研究對象是誰。第一步顯然是以飛機為研究對象,對飛機進行受力分析:受重力G和空氣對它的向上的作用力F,由于飛機懸停,G和F是一對平衡力,這一步是正確的。但下一步則屬于亂套公式了,若以飛機為研究對象,則飛機的速度為零;若以空氣為研究對象,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)動機每秒鐘把質(zhì)量為的空氣從靜止加速到,發(fā)動機對這部分空氣的作用力為F,由動量定理得
F×1=Mv
根據(jù)動能定理,發(fā)動機對這部分空氣每秒鐘做功(即功率)為
P=12Mv?2
又根據(jù)牛頓定律及飛機處于平衡狀態(tài)知道
F=mg
即Mv=mg
所以,發(fā)動機的輸出功率為:
P=12mgv
2建立物理模型
實際中的物理現(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、點電荷、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。對一個具體物理問題,在確定了研究對象后,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)是與某一時刻相對應(yīng)的,過程則與某一段時間相對應(yīng)。任何一個過程,都有一個初始狀態(tài)和一個末狀態(tài)(還包括無數(shù)中間狀態(tài)),對于某一確定的狀態(tài),要用狀態(tài)參量來描述。一個具體的物理問題,簡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。而對于一個變化方向和路徑都確定了的物理過程,要注意分析這個過程遵循的物理規(guī)律,可能它是一個較簡單的過程,始終按同一規(guī)律變化;也可能它是一個較復(fù)雜的過程,在不同的階段遵循不同的規(guī)律。對于一個始、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。對一個物理問題,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。
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