初中物理學(xué)習(xí)中常用的幾種解題方法

初中物理學(xué)習(xí)中常用的幾種解題方法一、臨界值法物體在運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程中,常常要從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài),從一個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)變到另一個(gè)過(guò)程,轉(zhuǎn)變中的分界點(diǎn)我們將其稱(chēng)為臨界狀態(tài),臨界狀態(tài)具有的物理量叫做臨界值.臨界值聯(lián)系著轉(zhuǎn)變過(guò)程的前后兩種狀態(tài),它能同時(shí)體現(xiàn)和反映出兩種狀態(tài)的特點(diǎn),但它又具有很大的隱蔽性,需要仔細(xì)研究臨界的特點(diǎn)以及前后兩種狀態(tài)的規(guī)律才能正確得到.采用臨界值法需要仔細(xì)閱讀題給條件,運(yùn)用物理規(guī)律建立起對(duì)應(yīng)的臨界方程,從中得到我們需要的物理量的值.例題如圖1所示，長(zhǎng)為1.5m的輕質(zhì)木板OA(質(zhì)量忽略不計(jì))的一端能繞軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端用一細(xì)繩把板吊成水平，已知細(xì)繩能承受的最大拉力為5N,現(xiàn)在軸O的正上方放一個(gè)重為7.5N的金屬小球，并使小球在2N的水平外力F的作用下向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)刻，細(xì)繩剛好被拉斷，問(wèn)此時(shí)外力F對(duì)小球做了多少功？分析:繩子被拉斷是一個(gè)臨界，分析木板受力如圖2所示,此時(shí)繩子上的拉力為T(mén)=5N，小球在C點(diǎn)對(duì)木板的壓力為N等于小球自身的重力，對(duì)于木板來(lái)說(shuō),此時(shí)是一個(gè)瞬間杠桿平衡狀態(tài),列出杠桿的平衡式子，即可求出OC的距離，再根據(jù)公式W=Fs就可求出外力F對(duì)小球所做的功.答案:由題意知，小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)T=5N.圖1OTCA樣N=G根據(jù)杠桿平衡條件N?OC=T圖1OTCA樣N=GT5NOC=?OA=X1.5m=lm,N7.5N拉力F所做的功W=Fs=2NX1m=2J.二、比例法解題抓住物理量之間的正比或反比關(guān)系，列比例式解題，解這類(lèi)題的關(guān)鍵是找出物理量之間的關(guān)系.例J題一只刻度均勻但不準(zhǔn)確的溫度計(jì),在冰水混合物中的示數(shù)為一2°C,在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中的示數(shù)為94C.現(xiàn)將這支溫度計(jì)放在教室中，它的示數(shù)為22C,則教室的實(shí)際溫度應(yīng)為多少？分析及解答:由于該溫度計(jì)的讀數(shù)并不是實(shí)際的準(zhǔn)確溫度，它的讀數(shù)的變化僅僅反映了液柱長(zhǎng)度的變化.現(xiàn)在這個(gè)溫度計(jì)中液柱長(zhǎng)度的變化通過(guò)溫度計(jì)上的讀數(shù)的變化反映出來(lái)為96格(94+2),即實(shí)際的準(zhǔn)確溫度變化100C對(duì)應(yīng)著液柱長(zhǎng)度變化96格，而溫度計(jì)中液柱長(zhǎng)度的變化量與實(shí)際溫度的變化量成正比，假設(shè)當(dāng)溫度計(jì)示數(shù)為22C時(shí)的實(shí)際準(zhǔn)確溫度為t,則t對(duì)應(yīng)著24格(22+2).將對(duì)應(yīng)關(guān)系形象地對(duì)比出來(lái)如下:10096列出關(guān)系式為:列出關(guān)系式為:10096~T=24解得t=25C三、轉(zhuǎn)換法我們經(jīng)常遇到這樣的情況，有些問(wèn)題在提出時(shí)，往往就會(huì)有意無(wú)意地在我們的腦子里建立起特定的物理模型、研究對(duì)象以及解決問(wèn)題的方法，我們就會(huì)圍繞這些模型、對(duì)象、方法進(jìn)行思考、探索.在很多情況下，這樣就能解決問(wèn)題，但是有時(shí)我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些習(xí)慣的模型、對(duì)優(yōu)秀學(xué)習(xí)資斡一歡迎下載優(yōu)秀學(xué)習(xí)資斡一歡迎下載22象、方法并不能解決問(wèn)題,或者說(shuō)不能簡(jiǎn)捷、直觀地解決問(wèn)題.在這種情況下,我們就要及時(shí)地調(diào)整我們的思維,轉(zhuǎn)換模型、對(duì)象或方法,最終找到一個(gè)簡(jiǎn)便、直觀的解題思路,這樣的思維方法叫做轉(zhuǎn)換法.轉(zhuǎn)換法中被轉(zhuǎn)換的對(duì)象很多,可以是物理、研究對(duì)象和研究方法,也可以是某個(gè)圖3圖形,某個(gè)物理量,甚至是思考問(wèn)題的順序等,我們?cè)趧?dòng)用時(shí)要靈活掌握.圖3例J題如圖3所示,在天花板上懸掛一面大鏡子M,有一個(gè)人站在S點(diǎn),P為一堵矮墻，作圖確定人眼在S點(diǎn)能夠看到的P右方地面的區(qū)域.分析與解答:本題如果直接從墻的右邊往左邊作光路圖,是無(wú)法進(jìn)行的.我們依照下列物理規(guī)律進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)換:(1)能被人看到的區(qū)域就是從這個(gè)區(qū)域發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)平面鏡反射后能夠進(jìn)入人眼的區(qū)域;(2)從某個(gè)區(qū)域發(fā)出的光;P1SL?*L'、行1////j^/////1S/P/■I線(xiàn)經(jīng)平面鏡反射后能夠進(jìn)入人眼,則人眼處發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)平面鏡反射后也能進(jìn)入這個(gè)區(qū)域;(3)人眼處發(fā)的、經(jīng)平面鏡反射后的光線(xiàn)相當(dāng)于人人眼的虛像處發(fā)出的S/P/■I根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱(chēng)性作出S和墻P在平面鏡中的像S/、P／;分別連接S/和P、P/的邊緣并延長(zhǎng)與地在相交于A、B;AB之間的區(qū)域即為人眼能夠通過(guò)平面鏡看到的區(qū)域.圖4四、假設(shè)法自然界的萬(wàn)事萬(wàn)物間存在著相互作用的制約,因而事物的產(chǎn)生和發(fā)展存在著必然的規(guī)律,違背這些規(guī)律,就會(huì)產(chǎn)生矛盾,這一點(diǎn)也體現(xiàn)在我們物理中.在物理現(xiàn)象中,當(dāng)條件改變,就會(huì)產(chǎn)生其他相應(yīng)的物理變化或出現(xiàn)一定的物理現(xiàn)象,我們就可以假設(shè)不變化或沒(méi)有訂報(bào)現(xiàn)象產(chǎn)生,從而促使矛盾產(chǎn)生、暴露,從中我們就可以觀察出事物發(fā)展的動(dòng)向,即趨勢(shì),判斷出會(huì)有什么情況出現(xiàn).也可以假設(shè)出其他的相關(guān)物理過(guò)程或狀態(tài)與要判斷的過(guò)程或狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比,從中發(fā)現(xiàn)事物的發(fā)展方向或可能出現(xiàn)的現(xiàn)象,這就是假設(shè)思維方法.假設(shè)思維是物理分析的最基本的思維方法,伽利略、牛頓等物理學(xué)家巧妙地運(yùn)用這種方法推出了許多的物理規(guī)律,解決了許多物理難題.初中物理中,運(yùn)用假設(shè)法通?？梢苑治鑫矬w受力、判斷電故障、分析一定條件下出現(xiàn)的物理現(xiàn)象、幫助我們辨別物理是非等,這種方法我們可以在做習(xí)題時(shí)慢慢體會(huì).例題如圖5所示的電路中，電源電壓為4V,當(dāng)接通電源開(kāi)關(guān)后,-和L2兩個(gè)電燈都不亮,用電壓表測(cè)得ab兩端的電壓和be兩端的電壓均為零;測(cè)得cd兩端的電壓和ad兩端的TOC\o"1-5"\h\z電壓均為4V,由此可判斷出電路中的斷路故障發(fā)生在()A.燈L1B.燈L2C.燈L1和L2D.變阻器R分析:判定電路故障故障常見(jiàn)的方法有根據(jù)條件直接判定L故障位置和假設(shè)位置與故障現(xiàn)象相對(duì)照(即假設(shè)法)這兩種方法.aL捏b這里我們采用假設(shè)法來(lái)判定，對(duì)照題給答案,我們來(lái)一一假設(shè)：(1)兇假設(shè)L1斷路，則cd兩端的電壓應(yīng)為零，與故障現(xiàn)象矛盾,假設(shè)錯(cuò)丄匕誤;(2)假設(shè)燈L2斷路，則cd兩端電壓也應(yīng)為零，仍與故障現(xiàn)象矛T盾，假設(shè)錯(cuò)誤；(3)假設(shè)變阻器斷路,變阻器相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)窮―占」大的電阻,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理,電壓全被變阻器分得,則變d圖5Rc阻器兩端電壓就等于電源電壓，燈L1和燈L2分得電壓為零，符合圖“用電壓表測(cè)得ab兩端的電壓和bc兩端的電壓均為零;測(cè)得cd兩端的電壓和ad兩端的電壓均為4V”的故障現(xiàn)象，假設(shè)成立，答案選D.優(yōu)秀學(xué)習(xí)資斡一歡迎下載優(yōu)秀學(xué)習(xí)資斡一歡迎下載答案:D五、預(yù)測(cè)法根據(jù)題給條件,經(jīng)過(guò)研究、推理、分析,先預(yù)測(cè)出可能會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果,再有目的、有方向地進(jìn)行解題的方法謂之預(yù)測(cè)法.預(yù)測(cè)法過(guò)程能先對(duì)題目提出的問(wèn)題結(jié)合條件進(jìn)行定性的分析,預(yù)測(cè)各種變化的方向,然后再選擇其中符合要求的方向和方法,進(jìn)行分析、計(jì)算,最終解決問(wèn)題.預(yù)測(cè)法能盡量避免走彎路、走錯(cuò)路,能較好地訓(xùn)練思維的嚴(yán)密性、深刻性、靈活性.預(yù)測(cè)分析一般可以預(yù)測(cè)物理模型、預(yù)測(cè)物理量的變化趨勢(shì)、預(yù)測(cè)可能的物理結(jié)果等等.例題有兩個(gè)燈泡分別標(biāo)有A:“110V60W”和B:“110V40W”的字樣,現(xiàn)要將它們接到電壓為220V的電源上并能同時(shí)正常工作，給你一只電阻,問(wèn)如何連接才是最合理的,電阻的阻值多大?電阻上消耗的功率為多少?分析與解答:能夠?qū)崿F(xiàn)將題中的兩個(gè)燈泡同時(shí)正常工作的方法有兩種,如圖6所示:對(duì)比這兩種方法都能實(shí)現(xiàn)兩燈正常工作的要求,但是電阻上消耗的功率是不一樣的,我們變當(dāng)選擇消耗功率小的那種接法.哪種接法電阻上消耗的功率小呢?我們來(lái)計(jì)算一下.電阻叫上消耗的功率為P1=U1I1=U1(Ia+Ib)=100W電阻r2上消耗的功率為P2=U2I2=U2(IA－IB)=20W根據(jù)上面的計(jì)算，我們清楚地得出，第二種方法較好?實(shí)際上,我們不難發(fā)現(xiàn)，為何r2上消耗的功率較小，因?yàn)榻猩贤ㄟ^(guò)的是兩燈的電流之和,R2上通過(guò)的電流是兩燈的電流之差,兩個(gè)電阻上所加的電壓是一樣的，故r2上消耗的功率較小.五、虛設(shè)法1、虛設(shè)物理對(duì)象例1.有一塊半徑R=45cm的均勻薄銅板，現(xiàn)從銅板上挖出一個(gè)半徑r=22.5cm的內(nèi)切薄銅板，如圖1所示，求剩余部分的重心與大圓心的距離。析與解：因?yàn)槭Ｓ嗖糠质桥cq、o的連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的，所以剩余部分的重心必在q、0的連線(xiàn)上，設(shè)為02?，F(xiàn)把挖去的部分補(bǔ)上，則虛設(shè)以0為支點(diǎn)，整個(gè)銅板平衡。我們可將銅板作杠桿處理：以0為支點(diǎn)，剩余部分和挖出部分使銅板平衡。設(shè)銅板總質(zhì)量為m，則挖出13部分的質(zhì)量m=丁m，剩余部分的質(zhì)量m=萬(wàn)m。根據(jù)杠桿平衡條件有：1424

1肌廣1肌廣4=-mOO4解得：0。2=7.5cm例2.均勻蠟燭長(zhǎng)20cm，密度為.08妝03kgCm3，下面粘一小石塊，豎直浮于水面，上端露出水面1cm，然后點(diǎn)燃蠟燭，當(dāng)燃到蠟燭還剩多長(zhǎng)時(shí)，燭焰被淹滅？圖2圖2析與解：虛設(shè)蠟燭由1、2兩部分組成，如圖2所示，2的部分密度剛好等于水的密度。蠟燭剛下沉?xí)r，下沉的部分就是第2部分，第1部分將燃完。1、2兩部分之間不存在作用力。對(duì)第1部分而言，它所受的浮力等于自身的重力。F=G。浮物pgV=PgV水排蠟蠟pgS(20—七1)pgS(20-L)水蠟解之得：L=15cm，即蠟燭還剩15cm時(shí)將淹滅。2、虛設(shè)物理過(guò)程例3.有一鐵塊和一銅塊質(zhì)量分別為0.2kg、0.5kg，溫度分別為100°C、60°C,—起投入50°C、1kg的水中，不計(jì)熱量損失，求達(dá)到熱平衡后溫度為多少？[c=0.5x103j/(kg?°C)，c=0.4x103j/(kg?°C)，c=4.2x103鐵銅水J/(kg?C)]析與解：銅塊在熱交際過(guò)程中是吸熱還是放熱無(wú)法確定。在此處我們可虛設(shè)這樣一個(gè)物理過(guò)程：先虛設(shè)三種物質(zhì)溫度都降為0°c,則三種物質(zhì)放出的總熱量為：Q攵=c鐵X0.2kgX100C+c銅X0.5kgx60C+X1kgX50C=2.321x05J再虛設(shè)三種物質(zhì)都由0C升高到混合后的溫度t,則三種物質(zhì)吸收的總熱量為：Q=cX0.2kgXt+cX0.5kgxt+c1kgXt吸鐵銅水由于三種特混合時(shí)根本沒(méi)同外界進(jìn)行熱交換，所以Q“=Q，解得t=51.6C放吸例4.如圖3所示，A為正方體物塊，邊長(zhǎng)為4cm,砝碼質(zhì)量為280g，此時(shí)物體A剛好有2cm露出液面。若把砝碼質(zhì)量減去40g，則物體A剛好全部浸入液體中，則物體A的密度為g/cm3(g取10N/kg)。

析與解：本題若按常規(guī)解法，則先需對(duì)A進(jìn)行受力分析，建立力的平衡方程。減去砝碼后，再對(duì)A進(jìn)行受力分析，建立力的平衡方程，兩個(gè)方程聯(lián)立求解，才能求出物體密度，本題我們?nèi)糇儞Q一下思維方向，虛設(shè)這樣一個(gè)過(guò)程，則可巧解。砝碼為240g，物體全浸，當(dāng)砝碼質(zhì)量增加40g（即為280g）,物體有2cm露出液面，若砝碼質(zhì)量再增加40g（即為320g）,那物體將有4cm露出液面，物體不受浮力，物體質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量，為320g。物體A的密320g320g64cm3=5g/cm3。3、虛設(shè)物理?xiàng)l件例5.一根細(xì)繩懸掛一個(gè)半徑為r米，質(zhì)量為m千克的半球，半球的底面積與容器的底部緊密接觸（如圖4）,此容器內(nèi)液體的密度為P千克/米3高度為H米，已知球體的體積公式是V=4“r3/3，球的面積公式是$球=4“r2，圓的面積公式是S"r2，則液體對(duì)半球向下的壓力為多大？析與解：由于上表面深度不同，所受液體壓力無(wú)法用公式直接計(jì)算，半球緊密接觸與不緊密接觸液體對(duì)它向下的壓力都不會(huì)變，若虛設(shè)半球下表面不與容器緊密接觸，則半球所受的浮力：=PgV排半球下表面受到向上的壓力：f=pg