物理复习方法之活用转换法巧解物理题

物理复习方法之活用转换法巧解物理题

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时间:2018-03-31

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1、活用转换法巧解物理题   所谓“转换法”是指通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简,化难为易,间接获取问题解决的一种解题方法.这种方法能充分展示解题人的想象设计能力和创造性思维品质,充分体现解题人分析问题的能力,同时达到巧解,进而实现速解之目的.   一、转换研究对象   选择研究对象的一般方法是求什么量就以什么量为核心,选取与此量有直接关系的物体或系统为研究对象,但有些问题这样思考下去困难重重,有时会出现“山重水复”的境地.如果活用转换法,将研究对象转换,问题就会迎刃而解.   例1

2、 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,下列说法正确的是   A.当车匀速运动时,F和f对车做功的代数和为零   B.当车加速运动时,F和f对车做功的代数和为负功   C.当车减速运动时,F和f对车做功的代数和为正功   D.不管车做何种运动,F和f的总功和总功率都为零   解析 不少学生在做此题时,认为研究对象很显然应选汽车,因为四个选项中都涉及到F和f对汽车做功问题.但很快走进死胡同,原因是汽车在水平方向共受四个力:牵引力、地面对它的摩擦力、人对它的摩擦力f和人对它的推力F,因前两个力比较不出大小,故也无法比较出

3、后两者大小,因而也就无法比较二力的功.若转换一下研究对象,则会变难为易.对人进行受力分析,人在水平方向只受两个力:车对人向后的作用力F′,车对人向前的摩擦力f′,这两个力恰好是F、f的反作用力.根据人和汽车的运动状态,即可确定出F、f的大小;当车匀速运动,人也匀速,F′=f′,F=f,又因二者的位移相等,故F做的正功等于f做的负功,选项A正确;当车加速时,人也加速,有F′<f′,F<f,故f做的负功大于F做的正功,选项B正确;同理可得选项C正确.   例2 如图2所示,电池的内阻可以忽略不计,电压表和可变电阻器R串联接成通路,如果可变电阻器R的值

4、减为原来的1/3时,电压表的读数由U0增加到2U0,则下列说法中正确的是   A.流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍   B.可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的4倍   C.可变电阻器两端的电压减小为原来的2/3   D.若可变电阻器R的阻值减小到零,那么电压表的示数变为4U0   解析 在做该题时,大多数学生认为研究对象应选可变电阻器,因为四个选项中都问的是有关R的问题;但R的电阻、电压、电流均变,判断不出各量的定量变化,从而走入思维的误区.若灵活地转换研究对象,会出现“柳暗花明”的意境;分析电压表,其电阻为定值,当它的读数由U0增加到2

5、U0时,通过它的电流一定变为原来的2倍,而R与电压表串联,故选项A正确.再利用P=I2R和U=IR,R消耗的功率P′=(2I)2R/3=4P/3;R后来两端的电压U=2IR/3,不难看出C对B错.又因电池内阻不计,R与电压表的电压之和为U总,当R减小到零时,电压表的示数也为总电压U总;很轻松地列出U总=IR+U0=2IR/3+2U0,解得U总=4U0,故D也对.   二、转换空间角度   转换空间角度主要是指化立体空间图为平面图、化正视图为侧视图、化正视图为俯视图等处理物理问题的方法.灵活地进行这些转换,可以有效地提高解题质量和效率.   例3 

6、通电长导线中电流I0的方向如图3所示,边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流为I,方向由a→b→c→d.线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO′都与长导线平行.当线圈处于图示的位置时,ab边与直导线间的距离a1a等于2L,且a1a与ad垂直.已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感强度为B1,在cd处的磁感强度为B2,则载流线圈处于此位置受到的磁力矩的大小为.   解析 本题要求磁力矩,关键是求安培力和找力臂.若在原图上找力臂,很难画出,如果将原空间图转换为俯视的平面图(如图4所示),求解就易如反掌.ad、bc边所受的磁场力和转轴O

7、O′平行,其力矩为零.ab、cd边受力的方向如图所示,大小分别为F1=B1I·2L,F2=B2I·2L,F1和F2对转轴OO′的力臂分别为L和(/2)L,则两力对转轴的力矩为   M=M1+M2=F1L+F2(/2)L,故M=IL2(2B1+B2).   三、转换物理规律   转换规律是指灵活地选择物理规律,用熟知的规律解决看似超出教学大纲的题目,从而达到了难题易做的目的.   例4 如图5所示,一半径为r、沿着直径装有一根金属杆的金属圆环,可绕垂直圆环平面通过圆心O的中心轴转动,在圆环边缘的槽内,缠绕着一根足够长的轻质细绳,绳端吊着一个质量为m

8、的物体,圆环的一半处在磁感强度为B、方向垂直于圆环平面向里的匀强磁场中.已知金属圆环和直杆是由电阻率为ρ、横截面积为S的硬质导线制成.今

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