变换策略在物理解题中的应用.doc

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1、变换策略在物理解题中的应用资料来源：中国京翰教育 　　在物理学习中，同学们常常有这样的反映：“物理课上老师讲什么都明白，可是一做具体的题目，就感到困难，或无从下手，或很长时间才做一道题”。这是一个普遍的现象，究其原因，有两个：其一，对所学的物理知识并没有真正理解，自然就谈不上应用它来解决问题；其二，物理概念和规律耳熟能详，但缺少对于一些解题策略的研究和分析，结果陷入困境。变换策略，即当按一般思路从正面强攻有很大困难时，变换思维的角度，另辟蹊径，从侧面或反面迂回突破往往能够收到好的效果。如变换研究对象，变换参照系等等。经过这样的变换，

2、将看似繁难的问题迅速化解。下面举例说明。　　一、变换研究对象　　解决物理问题，首先要选择研究对象，对象选得是否恰当，直接影响到解题的成败。　　例题1：如图1所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，下列说法中正确的是(　　)　　A、当车匀速运动时，F和f的总功为零　　B、当车加速运动时，F和f的总功为负功　　C、当车减速运动时，F和f的总功为正功　　D、不管车做何种运动，F和f的总功和总功率都为零　　解析：力F和f都作用在车上，按照一般想法，分析F和f的功，就要以车为研究对象，但是，我们发现由于F和f对车和人组成

3、系统而言是内力，根据车的运动状态不能确定二者的大小关系，其总功的正负无法判断。然而，把研究对象变换为人，在水平方向人只受F和f的反作用力F′和f′，依牛顿第三定律，F′和f的大小分别与F和f相等，方向一个向后一个向前。当车匀速运动时，满足F′=f′(大小)，易知Wf+WF=0；车加速运动时F′＜f′，Wf+WF＜0；车减速运动时F′＞f′，Wf+WF＞0，可迅速得到答案为A、B、C。　　例题2：如图2，给出一列平面简谐波在某一时刻波的图象，对于图中A、B两个质元，此后的振动情况可能出现的是(　　)　　A、位移的大小和方向都相同，速度

4、的方向相同　　B、位移的大小和方向都相同，速度的方向相反　　C、速度的大小和方向都相同，位移的方向相同　　D、速度的大小和方向都相同，位移的方向相反　　　　解析：直接比较A、B两质元在某一时刻的位移、速度关系是很困难的，但从图中可以看出B质元处在波谷，它和此时处在波峰处的质元在位移、速度关系上总满足大小相等方向相反，若能比较出质元A与某一处于波峰质元的位移和速度关系，反过来就可以确定A、B两质元的位移和速度关系。这样我们就把研究B质元变换为研究与之相差半个波长紧靠质元A处在波峰处的质元，如图3中的C质元。当A、C两质元位移的大小相等

5、方向相反时，A与B两质元的位移大小和方向一定都相同。此时，若A、C两质元速度的方向相反，则A、B两质元速度方向相同，若A、C两质元速度的方向相同，则A、B两质元速度方向相反。如图4所示，该时刻A、C两质元位移大小相等方向相反，但是速度方向是相同的，故A、B两质元位移大小和方向都相同，但速度方向相反，这一点从图中也可看出。选项B正确。当A、C两质元速度大小相等方向相反时，A、B两质元速度大小和方向都相同。此时，若A、C两质元位移的方向相同，则A、B两质元位移方向相反；若A、C两质元位移的方向相反，则A、B质元位移方向相同。如图5所示，

6、A、C两质元速度大小相等方向相反，位移大小方向都相同，故A、B两质元速度大小相等方向相同，位移大小相等，方向是相反的，从图中B质元所处位置也可看出。选项D正确。　　二、变换参照系　　描述物体的运动需要选择参照系，参照系选得巧妙，有助于问题的解答。反之，则会使问题复杂化。　　例题3：A、B两根棒长均为1m，A悬于高处，B直立于地面，A的下端与B的上端相距20m，现让A自由下落，同时B以40m/s的速度竖直上抛，则A、B相遇后擦肩而过的时间有多长(g=10m/s2)。　　解析：选择大地为参照系，需画出运动草图，分段考虑，比较麻烦。若变换

7、为以A为参照系，因为两棒的加速度都是g，故B相对于A做匀速运动，速度为vBA=40m/s，所求时间为t==0.05s，与所给20m无关。相当简捷。　　应该指出的是，在运动学中(即应用运动学公式解题)参照系的选择是任意的，但是在动力学中应用牛顿运动定律、动能定理及动量守恒定律等规律解题时，参照系只能选择惯性参照系(即参照系的加速度为零)，不能随意变换，否则这些规律就不复成立。　　三、变换物理过程　　我们知道不同的物理规律适用于不同的物理过程，物理规律能否准确运用关键在于物理过程的分析。对物理过程的研究和解剖同时也有助于培养自己分析问题

8、和解决问题的能力。故学习中不但要理清各不同的物理过程，还应理解不同物理过程之间的联系，从而在处理问题中能够充分利用，使之得到最有效的解决。　　例题4：子弹以某一水平速度射入固定不动的三块完全相同的木块且刚好射穿第三块木块，设子弹在每块