物理思想方法在高考试题中的考查与运用

江苏省郑集高级中学城区学校(221116 )

李胜强●



物理思想方法在高考试题中的考查与运用

江苏省郑集高级中学城区学校(221116 )

李胜强●

高中物理教学不仅仅是让学生单纯的掌握物理知识，更重要的是培养学生的物理思想和物理方法，进而要求学生能用物理思想和物理方法去解决日常生活中的物理问题．高中物理常用的思想方法主要有以下几种：

1.整体法和隔离法

整体法是在确定研究对象或研究过程时，把多个物体看作为一个整体或多个过程看作整个过程的方法；隔离法是把单个物体作为研究对象或只研究一个孤立过程的方法.

例1 如图1所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是( ).

2．对称法

物理问题中有一些物理过程或是物理情景是具有对称性的，有时利用物理问题的这一特点求解，可使问题简单化.

例2 一汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动，直到停止.下列(图2)速度v和位移x的关系图像中，能描述该过程的是( ).

解析 本题考查利用v-x图像描述匀变速运动，高中物理教学中v-t图像，x-t图像和a-t图像是学生非常熟悉的，但此题考查的却是学生不太熟悉的v-x图像，很多学生对此一筹莫展.但根据题目叙述的物理情景仅仅抓住对称性的物理过程，故v-x图像也具有某种层面的对称性，从而排除B和C.再根据v-x图像斜率的物理意义做出判断.答案:A

3． 构建物理模型法

物理学很大程度上，可以说是一门模型课.无论是所研究的实际物体，还是物理过程或是物理情境，大都是理想化模型.求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即所谓的建模.尤其是对新情境问题，这一点就显得更突出.

例3 如图3所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度( ).

A．大小和方向均不变

B．大小不变，方向改变

C．大小改变，方向不变

D．大小和方向均改变

解析 本题情景设计新颖，物理过程单一，考查的实质是运动的合成与分解.解题过程可与小船过河模型联系，橡皮在水平方向上向右匀速移动，同时竖直方向上也以相同的速度向上移动，橡皮运动的合速度的大小和方向均不变，且夹角为45°.答案:A

4. 极限思维方法

极限思维方法是在研究物理量的连续变化过程中将问题推向极端状态，从而对问题进行分析和推理的一种思维办法.

例4 将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比.下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象(图4)，可能正确的是( ).

解析 在上升过程中皮球的加速度a一直在变化，由牛顿第二定律可得mg+kv=ma，a与v成线性关系但a(或v)与t成非线性关系，这样就加大了数理结合的难度.但若考虑到皮球到达最高点时速度v=0，此时具有最小的加速度a=g，由此得出皮球在上升过程中加速度a逐渐减小并趋近g.本题利用极限的物理思想快速巧妙得出正确答案.答案:C

5. 等效转换法

等效法，就是在保证效果相同的前提下，将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法，其基本特征为等效替代.

例5 如图5所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球.在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点.在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( ).

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．先增大，后减小

D．先减小，后增大

解析 小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点的过程中水平拉力是个变力，求拉力的瞬时功率时不能直接利用公式P=Fvx来计算，直接代入公式计算的思路戛然而止.但根据题意小球做匀速圆周运动，其动能不变即W合=0，故可将变力拉力的瞬时功率转化为恒力重力的瞬时功率P=Gvy，由题意知vy逐渐增大.答案:A

6.猜想与假设法

猜想与假设法，是在研究对象的物理过程不明了或物理状态不清楚的情况下，根据猜想，假设出一种过程或一种状态，再据题设所给条件通过分析计算结果与实际情况比较作出判断的一种方法，从而使原题得以更清晰方便地求解的一种方法.

例6 如图6所示，相距l的两小球A、B位于同一高度h(l、h均为定值).将A向B水平抛出的同时，B自由下落.A、B与地面碰撞前后，水平分速度 不变，竖直分速度大小不变、方向相反.不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则( ).

A．A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度

B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰

C．A、B不可能运动到最高处相碰

D．A、B一定能相碰

解析 本题考查平抛运动的运动规律，学生要理解平抛运动的等时性、独立性和对称性.解题过程中可先假设A、B两球恰好在B正下方的地面上相碰，再假设A的初速度减半，此时恰好在B球的初始位置相碰，再假设A的初速度再略微大些或小些，相碰点一定在B的下方某一位置，通过这样的反复假设使原题得以更清晰方便地求解.答案:AD

7．图形/图象图解法

图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后，再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法.尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处.

例7 如图7所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑.弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内.在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有( ).

A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大

B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大

C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大

D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大

A.F始终做正功，系统机械能始终增大，A错误；

B.加速度相等以前,A的加速度大于B，加速度相等以后,A的加速度小于B，所以B正确；

C.从开始运动到第一次速度相等，A始终作加速运动；所以C正确；

D.速度相等以前,A的速度大于B，弹簧伸长量增大，速度相等以后,A的速度小于B，弹簧伸长量减小，速度相等时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，所以D正确.答案:BCD

8. 临界问题分析法

临界问题，是指一种物理过程转变为另一种物理过程，或一种物理状态转变为另一种物理状态时，处于两种过程或两种状态的分界处的问题，叫临界问题.处于临界状的物理量的值叫临界值.解决临界问题，关键是找出临界条件.

例8 抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力．(设重力加速度为g)

(1)若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1，水平发出，落在球台的P1点(如图实线所示)，求P1点距O点的距离x1．

(2)若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2(如图虚线所示)，求v2的大小．

(3)若球在O正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3，求发球点距O点的高度h3．

解析 本题考查平抛运动的临界问题分析，解决(1)(2)问时充分利用图9中实线和虚线提示的信息构建几何关系解决水平位移x和竖直位移y，再结合平抛运动水平方向匀速直线运动和竖直运动自由落体运动规律列方程组解题.解决(3)问时要画出符合题意的临界抛物线，如图10所示，再列方程求解.

答案:

方法是沟通思想、知识和能力的桥梁，物理方法是物理思想的具体表现.研究物理的方法很多，如有观察法、实验法、假设法、极限法、类比法、比较法、图表法、归纳法、总结法、发散思维法、抽象思维法、逆向思维法、模拟想象法、知识迁移法等.当然，我罗列的也许不是很全面，但是这些思想方法对我们解决物理问题的确非常重要，希望能够结合具体题目来分析理解这些思想方法，这样对整个高中物理的学习有很大的推动作用！

G

B