高中物理常規(guī)習(xí)題的不常規(guī)解法

1、高中物理常規(guī)習(xí)題的不常規(guī)解法高中物理習(xí)題創(chuàng)新思維培養(yǎng)例析四川成都雙流中學(xué)黎國勝創(chuàng)造性思維是一種具有開創(chuàng)意義的思維活動，即開拓人類認(rèn)識新領(lǐng)域、開創(chuàng)人類認(rèn)識新成果的思維活動。創(chuàng)造性思維貴在創(chuàng)新，或者在思路的選擇上、或者在思考的技巧上、或者在思維的結(jié)論上，具有獨(dú)到之處，在前人、常人的基礎(chǔ)上有新的見解、新的發(fā)現(xiàn)、新的突破，從而具有一定范圍內(nèi)的首創(chuàng)性、開拓性。創(chuàng)造性思維具有十分重要的作用和意義。首先，創(chuàng)造性思維可以不斷增加人類知識的總量；其次，創(chuàng)造性思維可以不斷提高人類的認(rèn)識能力；再次，創(chuàng)造性思維可以為實(shí)踐活動開辟新的局面。此外，創(chuàng)造性思維的成功，又可以反饋激勵人們?nèi)ミM(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)造性思維。正如我國著名數(shù)

2、學(xué)家華羅庚所說：“人之可貴在于能創(chuàng)造性地思維?！?#160;習(xí)題教學(xué)是高中物理教學(xué)的重要組成部分，通過習(xí)題教學(xué)不僅要達(dá)到鞏固知識，加深對物理概念、規(guī)律和公式的理解，更要提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，特別要注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)，大膽鼓勵學(xué)生對常規(guī)習(xí)題進(jìn)行解法的創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生思維的開放性、求異性、新穎性、靈活性，從而開發(fā)學(xué)生的潛能。 一、靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)知識創(chuàng)新解法 應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力是高考物理要求的五項(xiàng)能力之一，它要求學(xué)生能夠根據(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，必要時能運(yùn)用幾何圖形，函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析。 1巧

3、用二次函數(shù)求最值 例1如圖1所示，質(zhì)量為m的物體位于水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，用力F拉物體，使之在水平面上勻速運(yùn)動，當(dāng)多大時拉力F最?。孔钚±Χ啻?？解法一：對m進(jìn)行受力分析如圖2所示，根據(jù)平衡條件及滑動摩擦力公式有：  整理得： 其中 當(dāng)=900時，F(xiàn)最小。最小值為：  解法一應(yīng)用了較多的三角函數(shù)知識，高一第一學(xué)期的學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)這些數(shù)學(xué)公式，那么本題還有哪些解法呢？ 解法二：用全反力的知識的求解。 物體受重力、拉力及全反力R的作用平衡，如圖3所示。 設(shè)全反力與重力的夾角為，顯然

4、當(dāng)F與R垂直時F最小。最小的拉力：  解法二用到了全反力和三力平衡的知識，而現(xiàn)行高中不要求學(xué)生掌握全反力。能還有其它創(chuàng)新解法呢？這是一個對學(xué)生和教師都富有挑戰(zhàn)性的問題。下面是我的學(xué)生發(fā)現(xiàn)的第三種解法，只用到了二次函數(shù)的知識，學(xué)生非常容易理解和接受。 解法三：在圖2中，將F分解成水平方向的分力F1和豎直方向的分力F2，根據(jù)平衡條件有：   顯然上式根號里是關(guān)于FN的二次函數(shù)，當(dāng)時F有最小值，最小值為：  解法三非常適合高一下期教師講解此題時使用，它充分地體現(xiàn)了學(xué)生思維的變通性、流暢性、廣闊性，反映了學(xué)生靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)知

5、識解決物理問題的能力。 2利用物理圖像創(chuàng)新解法 用圖像表示物理規(guī)律是高中階段常遇到的問題，要求學(xué)生分析圖像的物理意義，學(xué)會利用物理圖像分析和解決物理問題。在處理圖像問題，一般要注意以下幾個關(guān)鍵問題：即“軸、點(diǎn)、線、面、斜、截”的含義近年來高考物理試題中頻繁出現(xiàn)各種圖像問題，要引起我們的足夠重視。高中物理典型的物理圖像是位移時間圖像，速度時間圖像，力時間或力位移圖像，還有磁通量或電壓、電流時間圖像等。 例2彈簧振子做簡諧振動，t1時刻速度為v，t2時刻速度為v，且方向相同。已知（t2-t1）小于周期T，則（） A可能大于T/4 B可能小于T/4&

6、#160;C、一定小于T/2 D可能等于T/2 本題學(xué)生常常用物理情境和物理過程分析法求解，費(fèi)時費(fèi)力，還易錯。其實(shí)用圖像法迎刃而解。簡諧振動的位移時間圖像是一條正弦曲線，則它的速度時間圖像必為一條余弦曲線，作出它的速度時間圖像，再作幾條平行于時間軸的直線，一看便知（t2-t1）可能大于T/2，也可能大于T/4，還可能小于T/4。AB答案正確。這種解法快速準(zhǔn)確，充分體現(xiàn)了創(chuàng)新法思維的靈活性、便捷性。  3巧妙構(gòu)建能量高度圖像快速解題 例3把一物體由地面豎直向上拋出去，物體能上升的最大高度為H，所受空氣阻力大小恒定，物體上升過程中到高度為h1時重力

7、勢能與動能相等，下降過程中到高度為h2時重力勢能與動能相等。 Ah1<H/2，h2<H/2 Bh1<H/2，h2>H/2 Ch1>H/2，h2>H/2 Dh1>H/2，h2<H/2  本題許多參考書的解答均是利用動能定理先計(jì)算出H、h1、h2的表達(dá)式，再比較H與2h1和2h2的大小，步驟多，數(shù)學(xué)運(yùn)算量大，花費(fèi)時間長而且易錯，代價太大不值得。這時我們的創(chuàng)造性思維就該大顯身手了。只要我們肯動腦筋，另辟蹊徑問題就能迎刃而解。物理在運(yùn)動過程中，能量在轉(zhuǎn)化，重力勢能與高度呈線性關(guān)系，動能也與高度呈線性關(guān)系，

8、由于空氣阻力存在，機(jī)械能要損失，我們很容易作出其能量與高度的圖像如圖6、7所示。圖6為上升時機(jī)械能的變化圖像，重力勢能隨上升高度線性增加，動能線性減少，但上升到最大高度H時重力勢能要小于開始上升時的動能。圖則反映了下降過程中動能與勢能變化的規(guī)律，高度由H逐漸減小，勢能線性減小，動能線性增大，但最大動能要小于最大勢能。從圖像可知D答案正確。本題的解法讓學(xué)生感到非常神奇，有一種豁然開朗的感覺，充分體會到創(chuàng)新思維的樂趣所在。  二、巧用等效法創(chuàng)新解法 等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法。它是物理學(xué)研究的一種重要

9、方法。在中學(xué)物理中，合力與分力、合運(yùn)動與分運(yùn)動、等效總電阻、平均值、有效值等，都是根據(jù)等效概念引入的。在學(xué)習(xí)過程中，若能將此法滲透到對物理過程的分析中去，不僅可以使我們對物理問題的分析和解答變得簡捷，而且對靈活運(yùn)用知識，促使知識、技能和能力的遷移。等效法能化復(fù)雜為簡單，化腐朽為神奇。 例4質(zhì)量分別為m1和m2 的甲乙兩人，分別立在長為L、質(zhì)量為M的小船的兩端，小船靜止在平靜的水面上。當(dāng)甲、乙兩人相互交換位置時，如果不計(jì)水的阻力，則小船發(fā)生的位移大小是多少？ 解法一：如圖8所示，若甲向右運(yùn)動的動量大于乙向左運(yùn)動的動量，則甲、乙及船組成的系統(tǒng)動量守恒。根據(jù)動量守恒定律可知，船必

10、向左運(yùn)動。 設(shè)甲的位移大小為，乙的位移大小為，船的位移大小為，從圖可知：  由系統(tǒng)動量守恒定律得：  解得 由于要求船的位移大小，故結(jié)果應(yīng)取正。  從上式可知，若甲乙的質(zhì)量相等，船的位移必為0，這完全與實(shí)際相符合。 解法一直接借助于示意圖找出各位移的大小關(guān)系，然后用動量守恒定律求解，比較傳統(tǒng)。 下面用等效法求解，讀者可以從中領(lǐng)會到等效法的奇妙。 解法二：時間先后等效。 甲乙兩人同時運(yùn)動交換位置，與甲先到船的一端然后乙再運(yùn)動到船的另一端，從兩人交換位置是等效的。 乙相

11、對船不動甲從船的一端走到另一端，甲的位移大小為，船和乙的位移大小為，則有：  甲相對船不動乙從船的一端走到另一端，乙的位移大小為，船和乙的位移大小為（圖略），則有：  兩過程船的位移方向相反，故船的總位移大小為：  解法二是把兩人和船同時運(yùn)動的一個過程等效成了一人和船先后運(yùn)動的兩個過程，雖然過程多了，但一人和船的運(yùn)動學(xué)生非常熟悉，易于理解。 解法三：從兩人在船上交換位置來看，可以等效成船的質(zhì)量為M+2m（m是兩人相同的那部分質(zhì)量），把質(zhì)量為的物體從船的一端移到另一端。根據(jù)動量守恒定律則有： 若m1>m2，船的

12、等效質(zhì)量為M+2m2， 設(shè)質(zhì)量差這部分的位移大小為，等效船的位移大小為，   考慮到m1可能小于或等于m2，綜合得出：  解法三更為簡捷，其等效更為大膽也更為巧妙，思維更為靈活和巧妙，令人稱奇。 例5上海2006年的高考題在如圖所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用I、U1U2和U3表示，下列比值正確的是（） AU1/I不變，U1/I不變 BU2/I變大，U2/I變大 CU2/I變大，U2/I不變 DU3/I變大，U3/I不變 不少學(xué)生容易分析U1/I、U1/I、U2/I、U3/I的變化情況，但分析U2/I、U3/I是否改變則感到非常困難。如果本題用等效法求則非常容易。 U1/I等于R1的阻值，由于R1是定值電阻故U1/I不變，U1/I等于R