專題6物理問題的一般分析方法

1、1[04年高三物理熱點專題]考點考點6物理問題的一般分析方法物理問題的一般分析方法命題趨勢命題趨勢與原來的考試不同，“綜合能力測試”多以現(xiàn)實生活中有關(guān)的理論問題和實際問題立意命題，要求更加真實和全面地模擬現(xiàn)實。試題要求學(xué)生的能力主要不是對事物的結(jié)局或某一側(cè)面進(jìn)行描述，而是注重對事物整體的結(jié)構(gòu)、功能和作用的認(rèn)識，以及對事物發(fā)展過程的分析理解。解答這類問題，構(gòu)建物理模型是關(guān)鍵，而且是難點。由于情境的新穎，原來儲存在頭腦中的模型無法直接應(yīng)用，

2、完全要憑借自己的思維品質(zhì)來構(gòu)建模型，對考生的能力是一個極大的考驗。實際上這也是命題者的用心所在，因為考生構(gòu)建模型的情況，能真實地反映他的理解能力、分析綜合能力、獲取知識的能力等多種能力。四年的綜合考試中，以實際問題立意的題確實成了熱點。2000年的理綜卷中有關(guān)霍爾效應(yīng)的問題，要求考生把它構(gòu)建成一個帶電粒子在平行板電容器的電場中平衡的模型，這里情景是新的，模型是舊的。2001年的理綜卷中有關(guān)于電磁流量計的問題，要構(gòu)建出兩個模型，一個與上述

3、的相同，另一個是直流電路的模型。同年還有太陽能量輻射一道壓軸題，其中的一道小題，要構(gòu)建出太陽向各個方向輻射能量的能量流的模型，這是新情景，新模型。預(yù)計在以后的綜合能力測試中，必定會有這方面的題，而且構(gòu)建模型的要求會是各種各樣的。知識概要知識概要互相關(guān)聯(lián)的物理狀態(tài)和物理過程構(gòu)成了物理問題，解決物理問題的一般方法可歸納為以下幾個環(huán)節(jié)：在這幾個環(huán)節(jié)中，根據(jù)問題的情景構(gòu)建出物理模型是最關(guān)鍵的、也是較困難的環(huán)節(jié)。由問題情景轉(zhuǎn)化出來的所謂“物理模型

4、”，實際上就是由理想的對象參與的理想的過程。如質(zhì)點的自由落體運動、質(zhì)點的勻速圓周運動、單擺的簡諧運動、點電荷在勻強(qiáng)電場中的運動、串并聯(lián)電路等等。這種物理模型一般由更原始的物理模型構(gòu)成。原始的物理模型可分為如下兩類：所謂“建?！本褪菍в袑嶋H色彩的物理對象或物理過程通過抽象、理想化、簡化和類比等方法轉(zhuǎn)化成理想的物理模型。正確構(gòu)建物理模型應(yīng)注意以下幾點：（1）養(yǎng)成根據(jù)物理概念和物理規(guī)律分析問題的思維習(xí)慣。結(jié)合題目描述的現(xiàn)象、給出的條件，確定

5、問題的性質(zhì)；同時抓住現(xiàn)象的特征尋找因果關(guān)系。這樣能為物理模型審視物理情景構(gòu)建物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題還原為物理結(jié)論對象模型（質(zhì)點、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、理想電表、理想變壓器、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場、點光源、光線、原子模型等）過程模型（勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧運動、簡諧波、彈性碰撞、自由落體運動、豎直上拋運動等）物理模型3【例題2】精密測量電子比荷的現(xiàn)代方法之一是雙電容法，其裝置如圖2所

6、me示，在真空管中由陰極K發(fā)射電子，其初速度可忽略不計。此電子被陰極K與陽極A間的電場加速后穿過屏障D1上的小孔，然后依次穿過電容器C1、屏障D2上的小孔和第二個電容器C2而射到熒光屏F上。陽極與陰極之間的電勢差為U，分別在電容器C1、C2上加有頻率為f的完全相同的正弦式交變電壓，C1、C2中心間的距離為L，選擇頻率f使電子束在熒光屏上的亮點不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試證明電子的比荷為（其UnLfme2222?中n為正整數(shù)）。【點撥解疑點撥解疑】由題

7、意，研究對象必然是電子，其對象模型顯然是帶電的質(zhì)點；對其過程模型的構(gòu)建，可按先后順序考慮；首先是在電場中的變加速運動，這是我們能處理的模型；接著進(jìn)入電容器，遇到偏轉(zhuǎn)電場，由于電容器上加的是變化電壓，那么其中的電場是不穩(wěn)定的，隨時間變化的，電子沿電場方向的運動不是勻變速運動，這是我們沒辦法處理的。但考慮到電子加速后，速度很大，通過電容器的時間極短，如果忽略這一段時間內(nèi)的電壓變化，那么可把電子通過電容器的過程抽象為帶電質(zhì)點在穩(wěn)定勻強(qiáng)電場中的

8、物理模型，電場的強(qiáng)度取決于進(jìn)入電場的時機(jī)?，F(xiàn)在有兩個電容器，而且要求電子最后不偏轉(zhuǎn)，那么電子在電容器中的運動是否有更具體的物理模型呢？模型很簡單，就是進(jìn)入每個電容器的時機(jī)都正好是電場強(qiáng)度等于零的時候，電子作勻速直線運動通過兩個電容器。電子進(jìn)入第一個電容器的時刻t1應(yīng)滿足條件U0sin2πft1=0，即2πft1=n1π。其中n1是自然數(shù)。同樣，進(jìn)入第二個電容器的時刻t2應(yīng)滿足條件U0sin2πft2=0，即2πft1=n2π。其中n2是