分析物理問題的基本步驟

1、分析物理問題的根本步驟【關(guān)鍵詞】物理問題;模型;過程;分析【中圖分類號(hào)】g633.7【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】b【文章編號(hào)】1001-4128202203-0142-01一個(gè)物理問題，都有一定的物理情景，涉及一定的物理過程，要想正確地解答物理問題，必須把有關(guān)的物理內(nèi)容分析清楚。一般說來，分析一個(gè)物理問題的根本步驟如下：1選取研究對(duì)象不管是力學(xué)問題、熱學(xué)問題，電學(xué)問題或其他問題，都有一個(gè)選擇和確定研究對(duì)象的問題。研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是一個(gè)物體系兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的無論組成的系統(tǒng)。有的物理問題始終都是一個(gè)研究對(duì)象，而有的問題在不同階段應(yīng)該選取不同的研究對(duì)象?？梢哉f：研究對(duì)象選取的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到我們

2、解決物理問題的難易程度，正確選取研究對(duì)象，能進(jìn)步解題的準(zhǔn)確性和效率。例1：一架直升飛機(jī)質(zhì)量為，懸停在空中，槳翼下風(fēng)速為v，求它的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率p。該題容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤解法是：由于飛機(jī)在空中靜止，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為p=fv=gv錯(cuò)誤的原因主要是沒有明確研究對(duì)象是誰。第一步顯然是以飛機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)飛機(jī)進(jìn)展受力分析：受重力g和空氣對(duì)它的向上的作用力f，由于飛機(jī)懸停，g和f是一對(duì)平衡力，這一步是正確的。但下一步那么屬于亂套公式了，假設(shè)以飛機(jī)為研究對(duì)象，那么飛機(jī)的速度為零；假設(shè)以空氣為研究對(duì)象，那又是哪一部分空氣呢？正確的分析與解答過程如下：設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘把質(zhì)量為的空氣從靜止加速到，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)這部分

3、空氣的作用力為f，由動(dòng)量定理得f1=v根據(jù)動(dòng)能定理，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)這部分空氣每秒鐘做功即功率為又根據(jù)牛頓定律及飛機(jī)處于平衡狀態(tài)知道f=g即v=g所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為:p=12gv2建立物理模型實(shí)際中的物理現(xiàn)象一般都很復(fù)雜，為理解決它，常常需要忽略一些次要因素，物理模型就是忽略次要因素的產(chǎn)物，如：質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、光滑平面、輕繩、輕彈簧、理想變壓器、彈性碰撞等等，都是理想模型。對(duì)一個(gè)詳細(xì)物理問題，在確定了研究對(duì)象后，首先要考慮的就是建立怎樣的物理模型。例2：如圖示，質(zhì)量為的小車靜止在光滑的程度軌道上，長(zhǎng)為l的細(xì)線一端固定在小車上，另一端拴一質(zhì)量也為的小球?，F(xiàn)給小球一程度初速度v，求小球能上升的最大高度

4、h為多少？3分析物理過程和狀態(tài)狀態(tài)是與某一時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的，過程那么與某一段時(shí)間相對(duì)應(yīng)。任何一個(gè)過程，都有一個(gè)初始狀態(tài)和一個(gè)末狀態(tài)還包括無數(shù)中間狀態(tài)，對(duì)于某一確定的狀態(tài)，要用狀態(tài)參量來描繪。一個(gè)詳細(xì)的物理問題，簡(jiǎn)單的可能只討論某一確定的狀態(tài)下各物理量間的關(guān)系，復(fù)雜的問題那么要涉及到物理過程。而對(duì)于一個(gè)變化方向和途徑都確定了的物理過程，要注意分析這個(gè)過程遵循的物理規(guī)律，可能它是一個(gè)較簡(jiǎn)單的過程，始終按同一規(guī)律變化；也可能它是一個(gè)較復(fù)雜的過程，在不同的階段遵循不同的規(guī)律。對(duì)于一個(gè)始、末狀態(tài)確定了的物理過程，那么可能存在著不止一種的變化途徑。對(duì)一個(gè)物理問題，假設(shè)能把相應(yīng)的狀態(tài)和過程分析清楚，問題一般說來就已根本上解決了。例3：如以下圖所示，長(zhǎng)為l的輕繩一端系于固定點(diǎn)，另一端系質(zhì)量為的小球，將小球從點(diǎn)正下方14處以一定的初速度程度向右拋出，經(jīng)一定的時(shí)間，繩被拉直，以后小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，繩剛被拉直時(shí)，繩與豎直方向成60角，求：解析：此題的解決思路與上題大致一樣，研究對(duì)象仍然是小球，建立質(zhì)點(diǎn)模型，也是一個(gè)初、末狀態(tài)都確定的過程，但從初狀態(tài)a到末狀態(tài)的兩個(gè)階段小球共經(jīng)歷三個(gè)不同的過程。即平拋運(yùn)動(dòng),從a到b；在b點(diǎn)小球抑制繩的拉力做功，