劉煥奇
任何事物都是運(yùn)動(dòng)的,運(yùn)動(dòng)與靜止雖然是對(duì)立的,但它們也可以互相轉(zhuǎn)化,動(dòng)和靜是事物狀態(tài)表現(xiàn)的兩個(gè)側(cè)面,它們相比較而存在,依情況而轉(zhuǎn)化,動(dòng)中有靜,靜中寓動(dòng),動(dòng)靜結(jié)合.在2015江蘇高考多項(xiàng)選擇題中,這種思想方法表現(xiàn)極為突出.
1 動(dòng)中有靜,從一般到特殊聚焦物體的每一狀態(tài)
所謂動(dòng)中有靜通俗地說(shuō)就是把研究對(duì)象經(jīng)歷的過(guò)程分為無(wú)限多個(gè)無(wú)限小的部分,取出有代表性的極小的一部分進(jìn)行分析處理,得出有代表性的結(jié)論,再?gòu)木植康饺w綜合起來(lái)加以考慮的科學(xué)思維方法.
例1 (2015年江蘇7題)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向水平向左.不計(jì)空氣阻力,則小球
A.做直線運(yùn)動(dòng) B.做曲線運(yùn)動(dòng)
C.速率先減小再增大 D.速率先增大后減小
解析一 由題意知,小球受重力、電場(chǎng)力作用,合外力的方向與初速度的方向不在同一條直線上如圖1所示,故小球做曲線運(yùn)動(dòng),所以A錯(cuò)誤;B正確;我們知道帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中經(jīng)歷的過(guò)程分為無(wú)限多個(gè)無(wú)限小的部分.為了找出小球運(yùn)動(dòng)速度變化的規(guī)律,我們首先“化動(dòng)為靜”,選取小球的初始時(shí)刻為研究對(duì)象,則重力的瞬時(shí)功率為零,電場(chǎng)力的瞬時(shí)功率為負(fù),所以小球的動(dòng)能一定要減少;由于水平方向小球做勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)想過(guò)一段時(shí)間水平速度一定減為零,我們就研究這一時(shí)刻的小球,則此時(shí)刻電場(chǎng)力的瞬時(shí)功率為零,重力的瞬時(shí)功率必為正,綜合以上兩點(diǎn)可得小球一定是速度先減少再增大.所以選項(xiàng)為B、C.
例2 (2015年江蘇8題)兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布如圖2所示,c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn),d點(diǎn)在正電荷的正上方,c,d到正電荷的距離相等,則
A.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大
B.a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高
C.c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大
D.c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低
2 靜中生動(dòng),從整體上把握分析物體的連續(xù)變化過(guò)程
靜者動(dòng)之,靜止的事物使人們往往只看到片面,不能夠全面觀察事物的特征.我們不妨讓它動(dòng)起來(lái),在運(yùn)動(dòng)中觀察全面、尋找規(guī)律、把握特性.即我們可用動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)處理靜的數(shù)量和形態(tài),將狀態(tài)常數(shù)看成是變數(shù)的取值,將靜止?fàn)顟B(tài)看成是運(yùn)動(dòng)過(guò)程的瞬間,表現(xiàn)為靜中生動(dòng).
例1解析二 對(duì)于小球受重力、電場(chǎng)力作用后,受力如圖3所示,合外力的方向與初速度的方向成一鈍角,故小球做曲線運(yùn)動(dòng).我們可以將重力場(chǎng)和電場(chǎng)合成為一個(gè)恒力,構(gòu)建新的保守場(chǎng),設(shè)場(chǎng)強(qiáng)為g′,對(duì)于小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程我們可以理解成:帶電小球相當(dāng)于新的保守場(chǎng)做類斜上拋運(yùn)動(dòng),所以小球運(yùn)動(dòng)速度為先變小再變大.這樣我們站在更高的高度全面把握小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程.故選項(xiàng)為B、C.
例2解析二 對(duì)于C、D選項(xiàng),比較c、d兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)時(shí),我們剛才在“解析一”中“棄動(dòng)選靜”,根據(jù)真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的計(jì)算式求解.其實(shí),在我們解決問(wèn)題時(shí)也可以避實(shí)就虛,動(dòng)靜結(jié)合,使靜者動(dòng)之,從而順利解決問(wèn)題.我們知道在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電勢(shì)計(jì)算式在高考大綱中是不做要求的,絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)它是沒(méi)有掌握,或者根本沒(méi)有見(jiàn)過(guò),那么他們將怎樣判定c、d兩點(diǎn)電勢(shì)的高低呢?我們就可以設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,“化靜為動(dòng)”讓質(zhì)點(diǎn)分別從c點(diǎn)和d點(diǎn)移動(dòng)到正電荷處,對(duì)于c點(diǎn)到正電荷之間的長(zhǎng)度我們將它們等分為很多無(wú)限小等分,d點(diǎn)到正電荷之間的長(zhǎng)度我們將它們等分為相同的無(wú)限小等分,每一小等分的場(chǎng)強(qiáng)看為勻強(qiáng)的,但是c邊這一側(cè)場(chǎng)強(qiáng)大于對(duì)應(yīng)的另一側(cè)d邊的場(chǎng)強(qiáng),當(dāng)質(zhì)點(diǎn)c逆勢(shì)而上時(shí),每上升一小等分電勢(shì)升高量ΔU′=E′d均大于另一側(cè)相同小等分的電勢(shì)升高量 ,這樣我們將每一等分的電勢(shì)差累加起來(lái),不難發(fā)現(xiàn)c點(diǎn)到正電荷間電勢(shì)差大于d點(diǎn)到正電荷間的電勢(shì)差,即c點(diǎn)電勢(shì)低于d點(diǎn)電勢(shì).
同理,大家仔細(xì)研究2015江蘇高考第9題,也可以發(fā)現(xiàn),將圓環(huán)下降和上升的全過(guò)程分解為每一靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行受力分析,再將狀態(tài)A到狀態(tài)B連為雙向互逆過(guò)程進(jìn)行研究各列動(dòng)能定理,做到“化動(dòng)為靜,動(dòng)靜結(jié)合”,就可以順利地“流淌”出答案來(lái).總之,動(dòng)中覓靜 靜中生動(dòng),虛者實(shí)之,實(shí)者虛之;在我們解決物理問(wèn)題時(shí)如若做到避實(shí)就虛,動(dòng)靜結(jié)合,使靜者動(dòng)之,動(dòng)者靜之;就可以感受到一種清新自然的和諧美,靜中寓動(dòng)的韻律美,感受到每道題的勃勃生機(jī),這正是高考命題人的生活感悟和藝術(shù)追求.