§3物理解题中的情景转换.doc

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1、三、物理解题中的情景转换一、概述在物理解题中，有时会出现题述的物理情景比较陌生、复杂或模糊，从而导致1解题思路不清或受阻中断的情形。这时最好不要死钻牛角，应灵活运用所学知识和方法，通过适当地巧妙地转换处理，把题述物理情景等效转换为我们熟悉的、简单的、清晰的情景，再进行具体求解。下面通过典型例题，说明转换策略（思想）在物理解题中的几种常见应用：类比转换、等效转换、极端转换、假设转换等。二、转换法例举（一）类比转换：ArAA图1图2类比转换就是将两类相具有相同或相似属性的事物进行对比，从一事物的某些特性出发，推测出另一类事

2、物也具有相应的特性。类比推理不仅在科学研究、探索中有着重要作用，而且也是学习物理常用的一种方法。常用的有：物理模型类比转换、物理现象的类比、物理量及其公式的类比，局部与整体的转换等。【例1】半径为r的绝缘光滑环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m的带正电的粒子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示，球所受的电场力是其重力的3/4倍，将球从环上最低点A由静止释放，则珠子能获得的最大动能EX=。【解析】乍看本题，珠子受三个力作用：重力G、电场力F和弹力N，弹力N是个变力，珠子又沿环做圆周运动，令人一筹莫展。但若考虑到，重力

3、G、电场力F是两个恒力。根据已知条件可知θ=370=,F合=5mg/4，我们将F合看成是等效重力。把图2按顺时针方向转300观看，类比力学中熟悉的结论即可知：珠子在B点平衡位置的动能最大。这样就把迭加场中的复杂问题转换为类似于重力场中的简单问题。根据动能定理：（二）等效转换等效转换就是在效果相同的前提下，把复杂的、实际问题转换为简单的、理想的等效总是来处理研究。巧妙应用等效法，常能使难题化为简单题。常见的有：合力和分力的等效转换、合运动和分运动的等效转换、等效电阻、等效电源、等效场等。【例2】如图，小球从倾角为θr的斜

4、面上以速度V0水平抛出，求何时与斜面的距离最大？最大距离是多少？【解析】按常规的方法，本题求解相当每繁难，现用等效变换，问题将变得非常简单。沿斜面和垂直于斜面方向建立坐标系，将V0和g进行正交分解，有：从而将小球的平抛运动分解为X方向的初速度不为零的匀加速直线运动和Y方向的匀减速直线运动，以Y方向的运动为研究对象，小球运动到最高点所需的时间为：小球离斜面最大距离是：RAoAV0θ【例3】如图，水平地面上固定了一半径为R的，表面光滑的半球体，现在水平地面上的某处B点向球面抛射一个质量为m的质点，为使该质点恰好能停在半球的

5、顶部A点，求初速度V0及抛射角θ之值（若质点会与球面相碰）【解析】若按常规的正向思维求解，则难度很大，况且斜抛运动在高考中不作考试要求。但考虑到运动的可逆性，利用逆向思维求解则简捷直观。RAoBαθV0VD如图，将质点A从静止开始滚下，沿圆周运动到D点时，离开球面后，必落在抛出点B，且落地速度必等于抛出速度V0。全过程：从A到D过程：解得cosα=2/3,从D到B，得：（若要计算OB的距离呢？请自己完成）A？ABB/CC/【例4】如图，长为L的均匀直杆，竖直在光滑的桌面上，若从静止自由滑下，求A端的运动轨迹方程？【解析

6、】本题的关键在找出A、B运动的轨迹图像。均匀杆可以简化集中在A、B两端的质量相同的两个质点组成的系统。在杆倒下的过程中，系统水平方向上不受外力，故重心在水平方向上的运动状态不变（V水=0），重心C只会沿原来的竖直线CB运动。设杆倒下的过程，以B所在处为坐标原点，C/高为h,则A/的坐标为：y=2h,x=即。可见A点的运动轨迹图像为椭圆。（三）极端转换有些选择题，根据题目展现的一般情形较难判断答案的正误。依据连续性原理，可将其物理过程推到极限值，使其结果变得十分明显，从而快速得出结论。【例5】如图，一根轻弹簧上端固定，下

7、端挂一质量为m0的平盘。盘中有一物体，质量为m,当盘静止时，弹簧的长度比自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长ΔL后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度内，则刚刚松手时盘对物体的支持力为：m0A）（ΔL/L）mg；B）（1+ΔL/L）mg；C）ΔL/L（m+m0）g；D)(1+ΔL/L)(m+m0)g。【解析】考虑ΔL=0的极限情况，当ΔL=0时，有N=mg，显然只有B正确。(四)假设转换就是对末知现象或待处理的问题，可合理地假设某种情况，若虚拟某种现象，从而使复杂的物理问题简化。假设思想对于启迪思维、科学的发展

8、，有着非常重要的作用。常风的有：假设物理量、假设物理模型、假设物理过程或状态、假设物理条件等。S1S2【例6】如图，两固定气缸的横截面积分别为S1、S2，且S1>S2,有不漏气的两活塞分别在两气缸内封有一定量的气体，两活塞有一刚性轻杆相连，在温度均为T1时活塞处于静止状态，设摩擦不计，外界大气压保持不变。若两边气体升高相同的的温度