初中物理学习中常用的几种解题方法

初中物理学习中常用的几种解题方法

一、临界值法

物体在运动变化过程中,常常要从一种状态转变到另一种状态,从一个过程转变到另一个过程,转变中的分界点我们将其称为临界状态,临界状态具有的物理量叫做临界值.临界值联系着转变过程的前后两种状态,它能同时体现和反映出两种状态的特点,但它又具有很大的隐蔽性,需要仔细研究临界的特点以及前后两种状态的规律才能正确得到.采用临界值法需要仔细阅读题给条件,运用物理规律建立起对应的临界方程,从中得到我们需要的物理量的值.

例题    如图1所示,长为1.5m的轻质木板OA(质量忽略不计)的一端能绕轴O自由转动,另一端用一细绳把板吊成水平,已知细绳能承受的最大拉力为5N,现在轴O的正上方放一个重为7.5N的金属小球,并使小球在2N的水平外力F的作用下向右做匀速直线运动,设小球运动到C点的时刻,细绳刚好被拉断,问此时外力F对小球做了多少功?

分析:绳子被拉断是一个临界,分析木板受力如图2所示,此时绳子上的拉力为T=5N,小球在C点对木板的压力为N等于小球自身的重力,对于木板来说,此时是一个瞬间杠杆平衡状态,列出杠杆的平衡式子,即可求出OC的距离,再根据公式W=Fs就可求出外力F对小球所做的功.

答案:由题意知,小球到达C点时T=5N.

根据杠杆平衡条件N·OC=T·OA

OC=·OA=×1.5m=1m,

拉力F所做的功W=Fs=2N×1m=2J.

 

二、比例法解题

抓住物理量之间的正比或反比关系,列比例式解题,解这类题的关键是找出物理量之间的关系.

例题    一只刻度均匀但不准确的温度计,在冰水混合物中的示数为－2℃,在一标准大气压下的沸水中的示数为94℃.现将这支温度计放在教室中,它的示数为22℃,则教室的实际温度应为多少?

分析及解答:由于该温度计的读数并不是实际的准确温度,它的读数的变化仅仅反映了液柱长度的变化.现在这个温度计中液柱长度的变化通过温度计上的读数的变化反映出来为96格(94+2),即实际的准确温度变化100℃对应着液柱长度变化96格,而温度计中液柱长度的变化量与实际温度的变化量成正比,假设当温度计示数为22℃时的实际准确温度为t,则t对应着24格(22+2).将对应关系形象地对比出来如下:

• 96

t         24

列出关系式为:=

解得  t=25℃

三、转换法

我们经常遇到这样的情况,有些问题在提出时,往往就会有意无意地在我们的脑子里建立起特定的物理模型、研究对象以及解决问题的方法，我们就会围绕这些模型、对象、方法进行思考、探索.在很多情况下,这样就能解决问题,但是有时我们也会发现,这些习惯的模型、对象、方法并不能解决问题,或者说不能简捷、直观地解决问题.在这种情况下,我们就要及时地调整我们的思维,转换模型、对象或方法,最终找到一个简便、直观的解题思路,这样的思维方法叫做转换法.转换法中被转换的对象很多,可以是物理、研究对象和研究方法,也可以是某个图形,某个物理量,甚至是思考问题的顺序等,我们在动用时要灵活掌握.

例题    如图3所示,在天花板上悬挂一面大镜子M,有一个人站在S点,P为一堵矮墙,作图确定人眼在S点能够看到的P右方地面的区域.

分析与解答:本题如果直接从墙的右边往左边作光路图,是无法进行的.我们依照下列物理规律进行一个转换:(1)能被人看到的区域就是从这个区域发出的光线经平面镜反射后能够进入人眼的区域;(2)从某个区域发出的光线经平面镜反射后能够进入人眼,则人眼处发出的光线经平面镜反射后也能进入这个区域;(3)人眼处发的、经平面镜反射后的光线相当于人人眼的虚像处发出的.根据这些规律我们就可以按下述步骤进行作图了(如图4)

(1)根据平面镜成像的对称性作出S和墙P在平面镜中的像S^／、P^／;

(2)分别连接S^／和P、P^／的边缘并延长与地在相交于A、B;

(3)AB之间的区域即为人眼能够通过平面镜看到的区域.

 

四、假设法

自然界的万事万物间存在着相互作用的制约,因而事物的产生和发展存在着必然的规律,违背这些规律,就会产生矛盾,这一点也体现在我们物理中.在物理现象中,当条件改变,就会产生其他相应的物理变化或出现一定的物理现象,我们就可以假设不变化或没有订报现象产生,从而促使矛盾产生、暴露,从中我们就可以观察出事物发展的动向,即趋势,判断出会有什么情况出现.也可以假设出其他的相关物理过程或状态与要判断的过程或状态进行对比,从中发现事物的发展方向或可能出现的现象,这就是假设思维方法.假设思维是物理分析的最基本的思维方法,伽利略、牛顿等物理学家巧妙地运用这种方法推出了许多的物理规律,解决了许多物理难题.初中物理中,运用假设法通常可以分析物体受力、判断电故障、分析一定条件下出现的物理现象、帮助我们辨别物理是非等,这种方法我们可以在做习题时慢慢体会.

例题    如图5所示的电路中,电源电压为4V,当接通电源开关后,L₁和L₂两个电灯都不亮,用电压表测得ab两端的电压和bc两端的电压均为零;测得cd两端的电压和ad两端的电压均为4V,由此可判断出电路中的断路故障发生在(      )

A.灯L₁        B.灯L₂        C.灯L₁和L₂           D.变阻器R

分析:判定电路故障故障常见的方法有根据条件直接判定故障位置和假设位置与故障现象相对照(即假设法)这两种方法.这里我们采用假设法来判定,对照题给答案,我们来一一假设:(1)假设L₁断路,则cd两端的电压应为零,与故障现象矛盾,假设错误;(2)假设灯L₂断路,则cd两端电压也应为零,仍与故障现象矛盾,假设错误;(3)假设变阻器断路,变阻器相当于一个阻值无穷大的电阻,根据串联电路的分压原理,电压全被变阻器分得,则变阻器两端电压就等于电源电压,灯L₁和灯L₂分得电压为零,符合“用电压表测得ab两端的电压和bc两端的电压均为零;测得cd两端的电压和ad两端的电压均为4V”的故障现象，假设成立，答案选D.

答案:D

五、预测法

根据题给条件,经过研究、推理、分析,先预测出可能会出现的结果,再有目的、有方向地进行解题的方法谓之预测法.预测法过程能先对题目提出的问题结合条件进行定性的分析,预测各种变化的方向,然后再选择其中符合要求的方向和方法,进行分析、计算,最终解决问题.预测法能尽量避免走弯路、走错路,能较好地训练思维的严密性、深刻性、灵活性.预测分析一般可以预测物理模型、预测物理量的变化趋势、预测可能的物理结果等等.

例题    有两个灯泡分别标有A:“110V  60W”和B:“110V  40W”的字样,现要将它们接到电压为220V的电源上并能同时正常工作,给你一只电阻,问如何连接才是最合理的,电阻的阻值多大?电阻上消耗的功率为多少?

分析与解答:能够实现将题中的两个灯泡同时正常工作的方法有两种,如图6所示:

对比这两种方法都能实现两灯正常工作的要求,但是电阻上消耗的功率是不一样的,我们变当选择消耗功率小的那种接法.哪种接法电阻上消耗的功率小呢?我们来计算一下.

电阻R₁上消耗的功率为P₁=U₁I₁=U₁(I_A+I_B)=100W

电阻R₂上消耗的功率为

P₂=U₂I₂=U₂(I_A－I_B)=20W

根据上面的计算,我们清楚地得出,第二种方法较好.实际上,我们不难发现,为何R₂上消耗的功率较小,因为R₁上通过的是两灯的电流之和,R₂上通过的电流是两灯的电流之差,两个电阻上所加的电压是一样的,故R₂上消耗的功率较小.