高中物理公式的分析與甄別

1、高中物理公式的分析與甄別 高中物理中的公式形式多樣，名目繁多，能否學(xué)會避繁就簡、去偽存真、準(zhǔn)確快捷的選用物理公式正確求解、論證物理問題，既是物理學(xué)習(xí)的主旨要義，更是掌握物理方法、建立物理思想的必然途徑.故而教學(xué)過程中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用不同的思維方式，認(rèn)真分析物理公式的內(nèi)涵與外延，甄別理清物理公式的使用條件、模型配置及其應(yīng)用范圍，從而提高解答物理問題的正確率與快捷度. 一、運用逆向思維分析機(jī)械能守恒定律表達(dá)式的推論式 高中物理中機(jī)械能守恒定律的使用條件是“只有重力或彈簧彈力做功”.運用逆向思維辨析研究可知，“只有重力或彈簧彈力做功”僅是一種特例，如果除重力和彈簧彈力對物體系統(tǒng)做功之外，還有其

2、他力對物體系統(tǒng)做功（用w它表示），則機(jī)械能必然發(fā)生增加或減少的相應(yīng)變化（用e表示），并且其它力對系統(tǒng)做了多少功，物體系統(tǒng)的機(jī)械能就會變化多少.由此得機(jī)械能守恒定律的推理式w它=e. 例1具有一定初速度的物塊沿傾角為30的粗糙斜面向上運動過程中，還受到一個沿斜面向上的恒定拉力f的作用，此時物塊的加速度大小為4 m/s2，方向沿斜面向下.則在物塊向上的運動過程中，正確的敘述是 a.物塊的機(jī)械能一定增加 b.物塊的機(jī)械能一定減小 c.物塊的機(jī)械能可能不變 d.物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小 分析由題意知，除重力做功外還有拉力f和摩擦力f做功，則物塊機(jī)械能的變化決定于拉力f和摩擦力f做功的大小關(guān)系.

3、由牛頓第二定律得 mgsin+ff=ma， 所以ff=mgsinma =5m4 m0， 拉力f做的功wf大于摩擦力f做的功wf，即wfwf0. 由推論式w它=e知，e0. 故物塊的機(jī)械能增大，選a. 可見，機(jī)械能守恒定律固然重要，其推論式w它=e的應(yīng)用更為便捷. 二、運用整體思維分析物理概念中比值形式的定義式 高中物理概念有很多運用比值關(guān)系定義，并以比值形式表示其定義式（稱為比值定義式）.如：速度定義式v=xdt、加速度定義式a=vdt、牛頓第二定律公式f=pdt（p為物體的動量變化量）、功率定義式p=wdt；電流強(qiáng)度定義式i=qdt、感應(yīng)電動勢定義式e=dt等，均以物理量的變化量與時間的比值

4、形式（即物理量的時間變化率）出現(xiàn). 此外，高中物理中還有用幾個物理量的比值作為另一個新物理概念的定義式，并用這個比值形式的表達(dá)式作為新物理概念的定義式.如：電場強(qiáng)度定義式e=fdq、電勢定義=epdq、電容定義式c=qdu、磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式b=fdil等. 不難看出，這些比值形式的公式體現(xiàn)的全是高中物理中的重要概念和主干知識.無論是“a=vdt”類的變化率形式、還是“e=fdq”類的比值形式，其物理意義均由此“比值”整體體現(xiàn).因而，教學(xué)中必須運用整體思維全面辨析、系統(tǒng)對待這種比值定義式的“整體”形式所包含的物理意義，切勿因定義形式而簡單的視作“分子”與“分母”的組合. 三、運用求異思維分析物理

5、概念定義式的變形式 高中物理中很多物理量的計算公式是依據(jù)相關(guān)物理概念的定義式，通過增加內(nèi)涵、擴(kuò)展外延、更新物理模型，運用求異思維加以辨析、推導(dǎo)、證明而成的變形式.如：帶電粒子在電場中所受電場力的計算公式f=eq，是由 電場強(qiáng)度定義式e=fdq推證而得到的變形式；帶電粒子在電場中所具有的電勢能的計算公式ep=q，是由電勢定義式=epdq推證而得到的變形式；長直通電導(dǎo)體在均強(qiáng)磁場中所受安培力的計算公式f=bil，是由磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式b=fdil推證而得到的變形式等. 下表列出的是電場強(qiáng)度定義式e=fdq與形式f=eq的對比內(nèi)容.物理量d定義式e=fdqd變形式f=eq電量qd指放入電場中的檢驗電荷

6、，必須是點電荷； 帶電量應(yīng)足夠小； 電性可為正也可為負(fù)（一般為正電荷）.d指處在電場中的帶電絕緣小物體（液滴、小球、微粒等）； 帶電量可大些也可小些； 電性可為正也可為負(fù)，視為點電荷.電場強(qiáng)度ed指電場（可以是均強(qiáng)電場也可以是非均強(qiáng)電場）中某一點的電場強(qiáng)度； 是矢量，與放在該點的帶正電的檢驗電荷所受電場力的方向相同； 表征該點的電場力的性質(zhì)，與f的大小和方向無關(guān)，與q的有無、大小和正負(fù)無關(guān)，僅由電場自身決定d在高中物理中指均強(qiáng)電場強(qiáng)度； 是矢量，其方向由電場自身決定； 電場強(qiáng)度與帶電絕緣小物體的是否放入無關(guān).電場力fd檢驗電荷在電場中某點受到的電場力； 不是ef，而是fdq為定值.d帶電絕緣小

7、物體在電場中受到的電場力； 存在fe、fq的關(guān)系對于定義式b=fdil、=epdq與變形式f=bil、ep=q亦有類似的內(nèi)容對比. 四、運用形象思維分析物理量的定義式和決定式 在高中物理中，物理量的定義式和決定式是所有物理公式的先決和前提，故而在教學(xué)過程中應(yīng)著力引導(dǎo)學(xué)生運用形象思維細(xì)加甄別、辨析和類比. 所謂物理量的定義式，指能夠表征和量度物理量的本質(zhì)屬性、物理狀態(tài)與物理過程的關(guān)系式，有比值定義式和乘積定義式兩種數(shù)學(xué)形式. 所謂物理量的決定式，指能通過研究對象的物理屬性和幾何特征而直接、形象的表達(dá)物理量的大小、方向（對矢量）正負(fù)（對標(biāo)量）的計算公式. 高中物理中，凡是乘積定義式一定是該物理量的

8、決定式.如：功的公式w=fs、動能公式ek=1d2mv2、重力勢能公式ep=mgh、沖量公式i=ft、動量公式p=mv、磁通量公式f=bs等，既是對應(yīng)物理量的定義式，同時也是對應(yīng)物理量的決定式. 比值定義式一般不是物理量的決定式.如v=xdt、a=vdt、f=pdt、p=wdt、i=qdt、e=dt、e=fdq、=epdq、c=qdu、b=fdil等，只能是對應(yīng)物理量的定義式而不會是對應(yīng)物理量的決定式，這些物理量對應(yīng)的決定式另有其表達(dá)形式. 高中物理中常見物理量的定義式與決定式對比如下表. 物理量d定義式d決定式加速度da=vdtda=fdm（牛頓第二定律）電場強(qiáng)度de=fdqde=kqdr2（點電荷的場強(qiáng)公式）電容dc=qdudc=sd4kd（平行板容器公式）電阻dr=udidr=lds電阻（電阻定律公式）電流強(qiáng)度di=qdtdi=udr（歐姆定律公式） i=edr+r （閉合電路的歐姆定律公式）限于高中物理內(nèi)容的難度要求，并非所有物理量的的定義式與決定式能同時出現(xiàn)，如：磁感強(qiáng)度b和電勢等，就只出現(xiàn)定義式b=fdil和=epdq，而不