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摘要:高考《考試說明》物理部分要考查學(xué)生五個(gè)方面的能力,即理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。而?duì)“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”方面又有明確要求:①能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式,進(jìn)行推導(dǎo)和求解,并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論;②能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析。培養(yǎng)學(xué)生的物理解題能力與運(yùn)算技巧必須從高一開始抓起。
關(guān)鍵詞:物理 ;動(dòng)力學(xué)問題;解題技巧; 運(yùn)算技巧
表達(dá)式是物理的核心,運(yùn)算那是數(shù)學(xué)的事。這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)使得學(xué)生的物理運(yùn)算能力嚴(yán)重滯后。單從考試的角度分析,老師閱卷通常是先看運(yùn)算結(jié)果后看物理表達(dá)式。運(yùn)算結(jié)果正確的前提下閱卷老師更容易包容表達(dá)式上的瑕疵,這明顯與重物理表達(dá)式而輕數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果的教學(xué)思想相左,學(xué)生考試得分受阻。再者,物理運(yùn)算有自己的獨(dú)特性,而非單純的數(shù)學(xué)計(jì)算。
隨著高考改革的不斷深入,曾經(jīng)在高考中風(fēng)靡一時(shí)的偏、難、怪題漸漸淡出高考?xì)v史舞臺(tái),取而代之的是對(duì)學(xué)生基本能力和綜合應(yīng)用的考查。同時(shí),高考自主命題省份逐漸減少,而使用全國卷的省份又不斷增多。通過研究近幾年高考全國卷不難發(fā)現(xiàn),數(shù)學(xué)運(yùn)算占有相當(dāng)?shù)谋戎?。高考這個(gè)分秒必爭(zhēng)的戰(zhàn)場(chǎng)上,快速解答就顯得格外的重要。
一、動(dòng)力學(xué)問題的解題技巧
牛頓力學(xué)是高中物理的核心,也是歷年高考的熱點(diǎn),,如果解題方法不當(dāng),運(yùn)算往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力。選擇合理的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式再結(jié)合圖像能降低解答的難度。
(一)推論公式優(yōu)先原則
位移差公式 和平均速度公式 是勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)重要推論,也是解答運(yùn)動(dòng)學(xué)題目要首選公式。
【例1】已知O、A、B、C為同一直線上的四點(diǎn),A、B間的距離為 ,B、C間的距離為 。一物體自O(shè)點(diǎn)由靜止出發(fā),沿此直線做勻加速運(yùn)動(dòng),依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)。已知物體通過AB段與BC段所用的時(shí)間相等,求O與A的距離。
解:有題意有 , , ,聯(lián)立得
本題看似一道極常規(guī)的試題,卻隱暗含玄機(jī)。許多學(xué)生能寫出多個(gè)運(yùn)動(dòng)方程,但不知如何聯(lián)立求解。而且解法一中A點(diǎn)的速度的計(jì)算方法極其巧妙,在有限的考試時(shí)間內(nèi)考生很難想到這么巧妙的計(jì)算方法。解法二則更顯靈活,回避了這一難點(diǎn)。
(二)圖像與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合
圖像能夠清晰直觀的反應(yīng)出物體在運(yùn)動(dòng)過程速度、加速度、位移隨時(shí)間的變化情況,在運(yùn)動(dòng)學(xué)中有舉足輕重的作用,但是高一學(xué)生往往不習(xí)慣用圖像法解題。
【例2】在水平軌道上兩列火車A和B相距x,A車在后面做初速度為v0、加速度大小為2a的勻減速直線運(yùn)動(dòng),而B車同時(shí)做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),兩車運(yùn)動(dòng)方向相同。兩車可視為質(zhì)點(diǎn),要使兩車不相撞,求A車的初速度v0應(yīng)滿足的條件。
解:如圖,由A、B兩車的v-t圖像可知,當(dāng)陰影部分的面積S(即A、B兩車位移之差)等于x時(shí)兩車相遇,此時(shí)當(dāng)兩車相遇時(shí)速度v相等,恰好不發(fā)生碰撞,即
則A車初速度 時(shí)兩車不相撞。
顯而易見,將v-t圖像引入此題輔助求解后,使得思路更加清晰,運(yùn)算量大大降低。諸如此類的追及相遇問題、板塊模型,或者傳送帶模型,當(dāng)我們?cè)谇蠼膺^程中遇到困難時(shí),試試圖像法求解,或許會(huì)柳暗花明。
二、動(dòng)力學(xué)問題的運(yùn)算技巧
(一)整體代入求解法
物理運(yùn)算很多時(shí)候是只涉及字母運(yùn)算。在綜合類題目中,由于物理表達(dá)式的復(fù)雜性直接導(dǎo)致求解困難,此時(shí)如能將公式中的相同部分看做整體或用同一字母代替,運(yùn)算就會(huì)更加快捷。
豎直面圓周運(yùn)動(dòng)常用到動(dòng)能定理的表達(dá)式 ,圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式 ,兩個(gè)式子有相同因子“ ”在解答時(shí)可看做整體。
(二)兩式相加(減、乘、除)消項(xiàng)法
【例3】 將質(zhì)量為m的小球以速度v0由地面豎直向上拋出。小球落回地面時(shí),其速度大小為 。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力的大小不變,則空氣阻力的大小等于( )
A. B. C. D.
解:設(shè)小球所受空氣阻力為f,能夠達(dá)到的最大高度為h,上升過程由動(dòng)能定理, ,下落過程由由動(dòng)能定理, ,解得 。
列出這兩個(gè)方程后老師通常會(huì)說“兩個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)可以求出f和h”,講評(píng)就匆匆結(jié)束。這自然無可厚非,但是如果我們多說一句“兩式相除,消去 ,求出h”豈不更好。這里其實(shí)就是在教學(xué)生物理運(yùn)算技巧。
正確的解題方向和運(yùn)算技巧相結(jié)合是快速解答物理問題的必要條件,二者缺一不可。我們平常在物理習(xí)題講解中要始終貫穿這種思想,并通過一題多解的形式有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生巧解、快算的能力。