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高考力學常用方法

發布時間:2024-05-16 16:57:43

① 高考物理大題解題技巧

學好物理不僅要注重平時的積累學習,還要注意保持好心態及答題時的技巧。下面是我為大家整理的關於高考物理大題解題技巧,希望對您有所幫助。歡迎大家閱讀參考學習!

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理綜物理學科大題的命題特點

1.理論題綜合性強,能力要求高

物理部分一般是3道理論大題,其中兩道力學題一道電學題,也有一道力學題兩道電學題的情況,不過這種情況較少。其中,力學題常常以物體的碰撞或連接體為背景,涉及勻變速直線運動規律、牛頓運動定律、平拋運動與圓周運動規律、動能定理、動量守恆定律、機械能守恆定律和能量守恆定律等知識的綜合;電學題則以帶電粒子在勻強電場、勻強磁場中的運動最為常見,有時還出現有關電磁感應的綜合性大題,涉及電場、磁場、電磁感應定律與力學規律的綜合。

試題往往呈現出研究對象的多體性、物理過程的復雜性、已知條件的隱含性、問題討論的多樣性、物理 方法 的技巧性和一題多解的靈活性等特點,能力要求較高。

2.實驗題實踐性強,考查范圍廣

每年兩道實驗題,均為一道力學實驗題、一道電學實驗題。其中,儀器的使用是實驗考查的基礎內容,長度和電學量的測量及相關儀器的使用是出題最頻繁的知識點。試題考查范圍廣泛,已跳出了《考試大綱》知識內容表中所列實驗的范圍,出現了遷移類實驗與創新型實驗。它們基本上不是課本上現成的實驗,但其原理、方法以及所涉及的知識均是學生所學過的。

理綜物理學科大題的答題策略

1.對於多體問題,要正確選取研究對象,善於尋找相互聯系

選取研究對象和尋找相互聯系是求解多體問題的兩個關鍵。選取研究對象需根據不同的條件,或採用隔離法,即把研究對象從其所在的系統中抽取出來進行研究;或採用整體法,即把幾個研究對象組成的系統作為整體來進行研究;或將隔離法與整體法交叉使用。

通常,符合守恆定律的系統或各部分運動狀態相同的系統,宜採用整體法;在需討論系統各部分間的相互作用時,宜採用隔離法;對於各部分運動狀態不同的系統,應慎用整體法,有時不能用整體法。至於多個物體間的相互聯系,通常可從它們之間的相互作用、運動的時間、位移、速度、加速度等方面去尋找。

2.對於多過程問題,要仔細觀察過程特徵,妥善運用物理規律

觀察每一個過程特徵和尋找過程之間的聯系是求解多過程問題的兩個關鍵。分析過程特徵需仔細分析每個過程的約束條件,如物體的受力情況、狀態參量等,以便運用相應的物理規律逐個進行研究。至於過程之間的聯系,則可從物體運動的速度、位移、時間等方面去尋找。

3.對於含有隱含條件的問題,要注重審題,深究細琢,努力挖掘隱含條件

注重審題,深究細琢,綜觀全局重點推敲,挖掘並應用隱含條件,梳理解題思路或建立輔助方程,是求解的關鍵。通常,隱含條件可通過觀察物理現象、認識物理模型和分析物理過程,甚至從試題的字里行間或圖像中去挖掘。

4.對於存在多種情況的問題,要認真分析制約條件,周密探討多種情況

解題時必須根據不同條件對各種可能情況進行全面分析,必要時要自己擬定討論方案,將問題根據一定的標准分類,再逐類進行探討,防止漏解。

5.對於物理技巧性較強的問題,要耐心細致尋找規律,熟練運用物理方法

耐心尋找規律、選取相應的物理方法是關鍵。求解物理問題,通常採用的物理方法有:方程法、比例法、數列法、不等式法、函數極值法、微元分析法、圖像法和幾何法等,在眾多物理方法的運用上必須打下扎實的基礎。

6.對於有多種解法的問題,要開拓思路避繁就簡,合理選取最優解法

避繁就簡、選取最優解法是順利解題、爭取高分的關鍵,特別是在受考試時間限制的情況下更應如此。這就要求我們具有敏捷的思維能力和熟練的解題技巧,在短時間內進行斟酌、比較、選擇並作出決斷。當然,作為平時的解題訓練,盡可能地多採用幾種解法,對於開拓我們的解題思路是非常有益的。

7.對於《考試大綱》中所列的實驗,要把握原理、講究方法

對於《考試大綱》所列實驗,解答的關鍵是要在掌握實驗原理的基礎上,熟悉操作步驟、數據處理和誤差分析等。要熟記課本對所考實驗的相關敘述,結合自己動手實驗的全過程,解決此類實驗考題。

8.對於創新型實驗,要汲取信息、聯想類比,實現實驗的遷移創新

用學過的實驗方法、用過的實驗儀器進行新的實驗設計,是處理此類問題的關鍵。要仔細閱讀題目,理解題意,從題給的文字、圖表、圖像中捕獲有效信息,從中找出規律,通過聯想、等效、類比等思維方法建立與新情境對應的物理模型,並在舊知識與物理模型之間架設橋梁,將舊知識運用到新情境中去,然後進行推理、計算,實現實驗的遷移與創新。

高中物理選擇題答題技巧

選擇題一般考查學生對基本知識和基本規律的理解及應用這些知識進行一些定性推理和定量計算。解答選擇題時,要注意以下幾個問題:

(1)每一選項都要認真研究,選出最佳答案,當某一選項不敢確定時,寧可少選也不錯選。

(2)注意題干要求,讓你選擇的是「不正確的」、「可能的」還是「一定的」。

(3)相信第一判斷:凡已做出判斷的題目,要做改動時,請十二分小心,只有當你檢查時發現第一次判斷肯定錯了,另一個百分之百是正確答案時,才能做出改動,而當你拿不定主意時千萬不要改。特別是對中等程度及偏下的同學這一點尤為重要。

(4)做選擇題的常用方法

①篩選(排除)法:根據題目中的信息和自身掌握的知識,從易到難,逐步排除不合理選項,最後逼近正確答案。

②特值(特例)法:讓某些物理量取特殊值,通過簡單的分析、計算進行判斷。它僅適用於以特殊值代入各選項後能將其餘錯誤選項均排除的選擇題。

③極限分析法:將某些物理量取極限,從而得出結論的方法。

④直接推斷法:運用所學的物理概念和規律,抓住各因素之間的聯系,進行分析、推理、判斷,甚至要用到數學工具進行計算,得出結果,確定選項。

⑤觀察、憑感覺選擇:面對選擇題,當你感到確實無從下手時,可以通過觀察選項的異同、長短、語言的肯定程度、表達式的差別、相應或相近的物理規律和物理體驗等,大膽的做出猜測,當順利的完成試卷後,可回頭再分析該題,也許此時又有思路了。

⑥熟練使用整體法與隔離法:分析多個對象時,一般要採取先整體後局部的方法。


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② 解決動力學問題有哪三類方法

動力學問題是高中物理中經常出現的問題,解決動力學問題的三種途徑是:

一、 能量的途徑。(考查外力的做功情況,確定動能的變化,應用動能定理解題)

二、 動量的途徑。(考查外力對物體產生的動量情況,確定物體動量的是否變化用動量定理與動量守恆定律解題)

三、 加速度的途徑。(考查外力作用在物體上的瞬時效果—腔搜拆—加速度,確定物體的運動情況,用牛頓第二定律解題)

而用動量的觀點解決動力學問題時由於動量是矢量,必漏粗須考慮公式各物理量的方向。解題時同樣在確定研究對象,進行受力分析後,則直接考查是否有力對研究對象產生沖量有哪些力對物體產生沖量,同樣不考慮具體的運動過程。但規律的矢量性卻是考查的重點。因此較用能量的途徑解決復雜。

用牛頓第二定律解決動力學問題時,力、速度、加速度都是矢量,不僅要考慮他們的方向,而且要考慮在那樣的合力作用下,物體的具體運動過程。解題時同樣在明確研究對象,進伍棗行受力分析的基礎上,要根據物體所受的合力及初速度的情況,確定物體究竟做什麼運動。因此,這條途徑最為復雜。

③ 高中物理12種解題方法與技巧與操作

其實高中物理考試常見的類型無非包括以下12種,這12種常見題型的解題方法和思維模板,還介紹了高考各類試題的解題方法和技巧,提供各類試題的答題模版,飛速提升你的解題能力,如何才能學好物理呢?我在這里整理了相關資料,快來學習學習吧!

高中物理12種解題方法與技巧

1直線運動問題

題型概述:直線運動問題是高考的熱點,可以單獨考查,也可以與其他知識綜合考查.單獨考查若出現在選擇題中,則重在考查基本概念,且常與圖像結合;在計算題中常出現在第一個小題,難度為中等,常見形式為單體多過程問題和追及相遇問題.

思維模板:解圖像類問題關鍵在於將圖像與物理過程對應起來,通過圖像的坐標軸、關鍵點、斜率、面積等信息,對運動過程進行分析,從而解決問題;對單體多過程問題和追及相遇問題應按順序逐步分析,再根據前後過程之間、兩個物體之間的聯系列出相應的方程,從而分析求解,前後過程的聯系主要是速度關系,兩個物體間的聯系主要是位移關系.

2物體的動態平衡問題

題型概述:物體的動態平衡問題是指物體始終處於平衡狀態,但受力不斷發生變化的問題.物體的動態平衡問題一般是三個力作用下的平衡問題,但有時也可將分析三力平衡的方法推廣到四個力作用下的動態平衡問題.

思維模板:常用的思維方法有兩種

(1)解析法:解決此類問題可以根據平衡條件列出方程,由所列方程分析受力變化;

(2)圖解法:根據平衡條件畫出力的合成或分解圖,根據圖像分析力的變化.

3運動的合成與分解問題

題型概述:運動的合成與分解問題常見的模型有兩類.一是繩(桿)末端速度分解的問題,二是小船過河的問題,兩類問題的關鍵都在於速度的合成與分解.

思維模板:(1)在繩(桿)末端速度分解問題中,要注意物體的實際速度一定是合速度,分解時兩個分速度的方向應取繩(桿)的方向和垂直繩(桿)的方向;如果有兩個物體通過繩(桿)相連,則兩個物體沿繩(桿)方向速度相等。

(2)小船過河時,同時參與兩個運動,一是小船相對於水的運動,二是小船隨著水一起運動,分析時可以用平行四邊形定則,也可以用正交分解法,有些問題可以用解析法分析,有些問題則需要用圖解法分析。

4拋體運動問題

題型概述:拋體運動包括平拋運動和斜拋運動,不管是平拋運動還是斜拋運動,研究方法都是採用正交分解法,一般是將速度分解到水平和豎直兩個方向上.

思維模板:(1)平拋運動物體在水平方向做勻速直線運動,在豎直方向做勻加速直線運動,其位移滿足x=v0t,y=gt2/2,速度滿足vx=v0,vy=gt;

(2)斜拋運動物體在豎直方向上做上拋(或下拋)運動,在水平方向做勻速直線運動,在兩個方向上分別列相應的運動方程求解

5圓周運動問題

題型概述:圓周運動問題按照受力情況可分為水平面內的圓周運動和豎直面內的圓周運動,按其運動性質可分為勻速圓周運動和變速圓周運動.水平面內的圓周運動多為勻速圓周運動,豎直面內的圓周運動一般為變速圓周運動.對水平面內的圓周運動重在考查向心力的供求關系及臨界問題,而豎直面內的圓周運動則重在考查最高點的受力情況.

思維模板:

(1)對圓周運動,應先分析物體是否做勻速圓周運動,若是,則物體所受的合外力等於向心力,由F合=mv2/r=mrω2列方程求解即可;若物體的運動不是勻速圓周運動,則應將物體所受的力進行正交分解,物體在指向圓心方向上的合力等於向心力.

(2)豎直面內的圓周運動可以分為三個模型:①繩模型:只能對物體提供指向圓心的彈力,能通過最高點的臨界態為重力等於向心力;②桿模型:可以提供指向圓心或背離圓心的力,能通過最高點的臨界態是速度為零;③外軌模型:只能提供背離圓心方向的力,物體在最高點時,若v<(gR)1/2,沿軌道做圓周運動,若v≥(gR)1/2,離開軌道做拋體運動.

6牛頓運動定律的綜合應用問題

題型概述:牛頓運動定律是高考重點考查的內容,每年在高考中都會出現,牛頓運動定律可將力學與運動學結合起來,與直線運動的綜合應用問題常見的模型有連接體、傳送帶等,一般為多過程問題,也可以考查臨界問題、周期性問題等內容,綜合性較強.天體運動類題目是牛頓運動定律與萬有引力定律及圓周運動的綜合性題目,近幾年來考查頻率極高.

思維模板:以牛頓第二定律為橋梁,將力和運動聯系起來,可以根據力來分析運動情況,也可以根據運動情況來分析力.對於多過程問題一般應根據物體的受力一步一步分析物體的運動情況,直到求出結果或找出規律.

對天體運動類問題,應緊抓兩個公式:

GMm/r2=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2 ①。GMm/R2=mg ②.對於做圓周運動的星體(包括雙星、三星系統),可根據公式①分析;對於變軌類問題,則應根據向心力的供求關系分析軌道的變化,再根據軌道的變化分析其他各物理量的變化.

7機車的啟動問題

題型概述:機車的啟動方式常考查的有兩種情況,一種是以恆定功率啟動,一種是以恆定加速度啟動,不管是哪一種啟動方式,都是採用瞬時功率的公式P=Fv和牛頓第二定律的公式F-f=ma來分析.

思維模板:(1)機車以額定功率啟動.機車的啟動過程如圖所示,由於功率P=Fv恆定,由公式P=Fv和F-f=ma知,隨著速度v的增大,牽引力F必將減小,因此加速度a也必將減小,機車做加速度不斷減小的加速運動,直到F=f,a=0,這時速度v達到最大值vm=P額定/F=P額定/f.

這種加速過程發動機做的功只能用W=Pt計算,不能用W=Fs計算(因為F為變力).

(2)機車以恆定加速度啟動.恆定加速度啟動過程實際包括兩個過程.如圖所示,「過程1」是勻加速過程,由於a恆定,所以F恆定,由公式P=Fv知,隨著v的增大,P也將不斷增大,直到P達到額定功率P額定,功率不能再增大了;「過程2」就保持額定功率運動.過程1以「功率P達到最大,加速度開始變化」為結束標志.過程2以「速度最大」為結束標志.過程1發動機做的功只能用W=F·s計算,不能用W=P·t計算(因為P為變功率).

8以能量為核心的綜合應用問題

題型概述:以能量為核心的綜合應用問題一般分四類.第一類為單體機械能守恆問題,第二類為多體系統機械能守恆問題,第三類為單體動能定理問題,第四類為多體系統功能關系(能量守恆)問題.多體系統的組成模式:兩個或多個疊放在一起的物體,用細線或輕桿等相連的兩個或多個物體,直接接觸的兩個或多個物體.

思維模板:能量問題的解題工具一般有動能定理,能量守恆定律,機械能守恆定律.

(1)動能定理使用方法簡單,只要選定物體和過程,直接列出方程即可,動能定理適用於所有過程;

(2)能量守恆定律同樣適用於所有過程,分析時只要分析出哪些能量減少,哪些能量增加,根據減少的能量等於增加的能量列方程即可;

(3)機械能守恆定律只是能量守恆定律的一種特殊形式,但在力學中也非常重要.很多題目都可以用兩種甚至三種方法求解,可根據題目情況靈活選取.

9力學實驗中速度的測量問題

題型概述:速度的測量是很多力學實驗的基礎,通過速度的測量可研究加速度、動能等物理量的變化規律,因此在研究勻變速直線運動、驗證牛頓運動定律、探究動能定理、驗證機械能守恆等實驗中都要進行速度的測量.速度的測量一般有兩種方法:一種是通過打點計時器、頻閃照片等方式獲得幾段連續相等時間內的位移從而研究速度;另一種是通過光電門等工具來測量速度.

思維模板:用第一種方法求速度和加速度通常要用到勻變速直線運動中的兩個重要推論:①vt/2=v平均=(v0+v)/2,②Δx=aT2,為了盡量減小誤差,求加速度時還要用到逐差法.用光電門測速度時測出擋光片通過光電門所用的時間,求出該段時間內的平均速度,則認為等於該點的瞬時速度,即:v=d/Δt.

10電容器問題

題型概述:電容器是一種重要的電學元件,在實際中有著廣泛的應用,是歷年高考常考的知識點之一,常以選擇題形式出現,難度不大,主要考查電容器的電容概念的理解、平行板電容器電容的決定因素及電容器的動態分析三個方面.

思維模板:

(1)電容的概念:電容是用比值(C=Q/U)定義的一個物理量,表示電容器容納電荷的多少,對任何電容器都適用.對於一個確定的電容器,其電容也是確定的(由電容器本身的介質特性及幾何尺寸決定),與電容器是否帶電、帶電荷量的多少、板間電勢差的大小等均無關

(2)平行板電容器的電容:平行板電容器的電容由兩極板正對面積、兩極板間距離、介質的相對介電常數決定,滿足C=εS/(4πkd)

(3)電容器的動態分析:關鍵在於弄清哪些是變數,哪些是不變數,抓住三個公式[C=Q/U、C=εS/(4πkd)及E=U/d]並分析清楚兩種情況:一是電容器所帶電荷量Q保持不變(充電後斷開電源),二是兩極板間的電壓U保持不變(始終與電源相連).

11帶電粒子在電場中的運動問題

題型概述:帶電粒子在電場中的運動問題本質上是一個綜合了電場力、電勢能的力學問題,研究方法與質點動力學一樣,同樣遵循運動的合成與分解、牛頓運動定律、功能關系等力學規律,高考中既有選擇題,也有綜合性較強的計?算題?.

思維模板:

(1)處理帶電粒子在電場中的運動問題應從兩種思路著手①動力學思路:重視帶電粒子的受力分析和運動過程分析,然後運用牛頓第二定律並結合運動學規律求出位移、速度等物理量.②功能思路:根據電場力及其他作用力對帶電粒子做功引起的能量變化或根據全過程的功能關系,確定粒子的運動情況(使用中優先選擇).

(2)處理帶電粒子在電場中的運動問題應注意是否考慮粒子的重力

①質子、α粒子、電子、離子等微觀粒子一般不計重力;

②液滴、塵埃、小球等宏觀帶電粒子一般考慮重力;

③特殊情況要視具體情況,根據題中的隱含條件判斷.

(3)處理帶電粒子在電場中的運動問題應注意畫好粒子運動軌跡示意圖,在畫圖的基礎上運用幾何知識尋找關系往往是解題的突破口.

12帶電粒子在磁場中的運動問題

題型概述:帶電粒子在磁場中的運動問題在歷年高考試題中考查較多,命題形式有較簡單的選擇題,也有綜合性較強的計算題且難度較大,常見的命題形式有三種:

(1)突出對在洛倫茲力作用下帶電粒子做圓周運動的運動學量(半徑、速度、時間、周期等)的考查;

(2)突出對概念的深層次理解及與力學問題綜合方法的考查,以對思維能力和綜合能力的考查為主;

(3)突出本部分知識在實際生活中的應用的考查,以對思維能力和理論聯系實際能力的考查為主.

思維模板:在處理此類運動問題時,著重把握「一找圓心,二找半徑(R=mv/Bq),三找周期(T=2πm/Bq)或時間」的分析方法.

(1)圓心的確定:因為洛倫茲力f指向圓心,根據f⊥v,畫出粒子運動軌跡中任意兩點(一般是射入和射出磁場的兩點)的f的方向,沿兩個洛倫茲力f作出其延長線的交點即為圓心.另外,圓心位置必定在圓中任一根弦的中垂線上.

(2)半徑的確定和計算:利用平面幾何關系,求出該圓的半徑(或運動圓弧對應的圓心角),並注意利用一個重要的幾何特點,即粒子速度的偏向角(φ)等於圓心角(α),並等於弦AB與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖所示),即?φ=α=2θ.

(3)運動時間的確定:t=φT/2π或t=s/v,其中φ為偏向角,T為周期,s為軌跡的弧長,v為線速度。

高中物理解題中的心理操作

一、物理解題概述

近年來解題研究指出:一個問題是指一個不能及時達到的目標,為求達到這個目標所作的體力或心理的行動叫做問題解決。解題時必須要遵從一定的法則。故一個問題應包括以下幾個環節:(1)始態(initialstate)──問題所給予的已知情況,物理習題中的已知條件;(2)終態(goglstate) ──解題時要達到的最終目標,物理題中的所求;(3)操作法則(operator)──應用這些法則把問題由始態轉變成終態,在物理解題中包括要符合的物理定律原理也要符合人們認識的規律。

在解題過程中,解題者要由始態開始,通過一系列的問題態,到達終態。由始態到終態的所有問題態構成了問題空間,而問題態的轉變需要解題者作出某些心理操作,這樣就構造了解題的心理圖象。這心理圖象是個人化的,它因人而異,它所包含的信息可以較問題本身的信息為多或為少,它是受解題者貯存在長期記憶里知識的影響。也就是說,解題者根據自己已有的知識來構造心理圖象和尋找題解。許多時,問題空間很大,容許操作的法則也很多。就是一題多解;有時問題空間雖然很大,容許操作的法則卻很有限,相應的問題解法也就較少。

解題過程也是一個非常復雜的信息處理過程,解題者則是一個信息處理系統,解題就是系統跟問題的相互作用。解題取決於這個信息處理系統的特性和問題結構。問題結構限制解題的過程,提供一些可行的行動;解題者的特性是指他短期記憶的容量,長期記憶貯存的知識和貯藏及提取這些知識所需的時間,貯藏的知識「模塊」(基題)越多,提取這些「模塊」的速度越快,解題的效率就越高。

二、物理解題中的心理操作

解題時,將題目所描述的物理現象譯成物理圖象輸入大腦暫時儲存,而後大腦將進行一系列復雜的心理操作,使問題得以解決。進行心理操作,一是要有操作對象,二是要有一定的操作規則(包括操作的先後次序)。物理解題中的心理操作對象是貯存於大腦長久記憶中物理知識的基本模塊。而這些「模塊」信息量的大小,集成化程度的高低,因人而異,各不相同。操作規則必須符合本門學科的原理和人們認識的規律。所謂心理操作是指對這些「模塊」進行加工、組合、銜接、再造的心理過程。沒有這些「模塊」,心理操作就失去了原料。不能要求一個毫無物理知識的人去解物理題,不論他如何聰明,也不會解出物理題來,道理很簡單,因為在他大腦的長久記憶里沒有貯存加工的「模塊」,巧婦難為無米之炊就是這個道理。

物理解題的心理操作一般分三個階段進行:

第一階段為檢索提取階段。當要解的習題輸入大腦後,一旦被吸引去開始解決時,我們原有的知識經驗和實踐知覺就會向著一定問題的方向去變化、檢索、識別而後提取貯存於大腦長期記憶里相近、相似的「模塊」。這些「模塊」可以是物理某部分、某單元的知識,也可以是同類型的基本習題。第一階段的工作為第二階段的加工提供了原料和必要的准備。當然,對於一個復雜的問題,不見得一次就能將「模塊」提取的十分准確,有時在加工的過程中還可反復檢索,反復提取。

第二階段為溝通加工階段。這一階段是心理操作十分重要的階段,它包括採納、排除、分解、組合、遷移、選擇、改造、銜接:溝通等操作環節。通過以上的操作,使問題空間逐步確定,逐步明朗。溝通思路,形成策略。在這了階段要對原有的「模塊」加工再造,重新進行組織,大腦皮層的暫時神經聯系在有些部位出現新的開通,有些部位產生暫時關閉,進行新的改組,這時候新的創造思維就會產生。解題從某個角度講就是一種創造,當解決別人從未解決的問題時更是如此。

在進行操作時,有時需要把整體「模塊」分成元件,直至不能再分。把每一個「模塊」所含的元素按需要排列,按需要將上述被分解的元素重新組合,依所提供的信息充分想像,還要克服思維定勢的影響,使問題空間逐步確定,形成解題策略。

第三個階段為反饋輸出階段,經過第二階段的溝通加工,方案策略已經形成,再經過編輯、優化、計算、檢驗,使被加工的信息系統化、條理化,這就達到了問題的終態。這時將已加工完畢的信息分為兩部分:一部分通過職能器官輸出,一部分又回輸(反饋)到大腦成為新的「模塊」貯於長期記憶。我們將心理操作過程用框圖示意如下:

心理操作是個人化的思維圖式。有些人在問題空間中漫無邊際的思索,但無法組織,終無所獲。有些人卻能在問題空間中用極為有限的搜尋來代替幾乎無法窮盡的搜索,甚至有條不紊地走向目的,不出現任何嘗試的錯誤。

三、解題實例分析

例1,一個質量為m,帶有電荷為q的物件可在水平軌道ox運動,O端有一與軌道垂直的固定牆。軌道處於勻強電場中,場強的大小為E,h向沿ox是正向,如圖二所示,小物體以初速vo從xo沿ox軌道運動,運動時受到大小不變的摩擦力f作用,且f<eq,設小物體與牆碰撞時不損失機械能,且電量保持不變,求它在停止運動前所通過的總路程s0(1989年高考題) p=""> </eq,設小物體與牆碰撞時不損失機械能,且電量保持不變,求它在停止運動前所通過的總路程s0(1989年高考題)>

解:如果我們將上述問題所描述的物理現象進行分析,將會從大腦的長期記憶中提取「電勢能」、「動能」、「摩擦力作功」、「功能原理」四個基本知識模塊。而這四個模塊間有什麼聯系,是怎樣銜接起來的呢?下面我們分兩種情況來討論:如果沒有摩擦力,由於物體與牆壁的碰撞井不損失能量,因此物體的功能和電勢能可以互相轉化,但功能和電勢能的總和是守恆的;在有摩擦力的情況下,摩擦力的方向與小物體的運動方向相反,動能和電勢能都會逐漸減少,最後將停在O點。這就是小物體克服摩擦力所做的功等於減少的動能和電勢能之和。我們可以用框圖表示如下:

「模塊2」與「模塊3」從不同的方面描寫了物體狀態的變化,「模塊1」描寫克服摩擦力作功的過程。物體狀態的變化,顯然是因摩擦力作功而引起,這樣「模塊1」 與「模塊2、3」之間就有了困果聯系,而二者的定量關系是由「模塊4」(功能原理)銜接起來的。因為本問題所求物體的後路程是與過程量功密不可分的物理量,同樣出現在作功的全過程中,所以提取摩擦力作功的模塊是有道理的。依照圖三列式計算並不困難,此處計算從略。

例2,如圖所示,在水平光滑的桌面上放一個質量為M的玩具小車,和小車的平台(小車的一部分)上有一質量可以忽略的彈簧。一端固定在平台,另一端用質量為m的小球將彈簧壓縮一定距離後用細線捆住,用手將小車固定在桌面上,然後燒斷線,小球就被彈出,落在車上A點。如果小車不固定而燒斷細線,球將落在車上何處?設小車足夠長。球不致落在車外。(1987年高考題)

解:本題可以分小車動與不動兩種情況,四個基本物理過程,即「小車不動時小球的平拋運動」,「小車動時小球與小車的相互作用」、「小球對小車的相對運動」,「小車動時小球的平拋運動」。每一個物理過程可以認為是儲存了一定信息的模塊。每個模塊統攝了許多物理知識,為小球的乎拋運動,包括了平拋的運動學特性,重力作用的瞬時效應,空間積累效應,時間積累效應,小車動時情況更復雜。但是經過分解、篩選可以發現四個過程都與速度緊密相連,這就有可能通過速度將四個物理過程聯系起來,如框圖所示:

在圖五中已圖示了每一「模塊」的從屬關系,所應滿足的物理規律以及它們之間相互聯系的銜接條件。這樣解題的思路已經溝通,再構造數學模型去解是並不難的。

例3,一根細繩跨過一定滑輪,兩端分別有質量為m及M的物體,如圖六,且

M>m,M靜止在地面上,當m自由下落h距離後,繩子開始與m、M相互作用,在極短時間內繩子被拉緊,求繩子剛剛被拉緊時,M能上升的最大高度?

解:本題整個的物理過程可分為三個階段。第一階段:m作自由落體運動。第二階段:繩子分別與物體相互作用。第三階段:m及M分別作勻變速運動。三個階段的聯系是:第一階段m作自由落體運動的末速度v恰是第二階段m與繩相互作用前的初速度。第二階段m、M與繩子相互作用後的速度V就是第三階段M作變速運動的初速度。如圖七所示。

從圖七我們可以看出每一個階段實質上就是一個知識「模塊」,但每一「模塊」所包含的知識容量並不相同,每一「模塊」有各自的特點和應該滿足的規律。這些規律就是操作規則。這三個「模塊」自然地銜接起來就構成了一個完整清晰的圖象,再計算是不難的。

人類認識的理論不僅要解釋人怎樣進行復雜的思維和解題工作,還要解釋人是怎樣學會這么作的。研究解題者對物理問題構造的心理圖象,目的是了解他們對物理知識的組織和加工能力。在物理學習上重理解輕記憶的作法是不足取的,也是沒有根據的。解題的成功者在於他們擁有高度組織的物理知識,並在記憶中貯藏了不少相類似問題的題解。在物理教學中只讓學生盲目作題,不講習題的溝通和演變、不引導學生作正確的定性分析也是不可取的。凡成功的解題者,解題策略好的,大都是先對問題作定性分析,探索到解題思路後,才作定量分析。

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