论文部分内容阅读
摘 要 本文主要介绍高中物理学习中常见的几种处理问题的方法，如把研究对象看作理想模型等。
关键词 图像法 理想模型 等效替代法
在运用物理知识解决实际问题的过程中，人们逐步积累和形成了物理学中处理问题的方法，在物理教学中，我们一定要使学生逐步理解并掌握这些方法。下面笔者就介绍几种在高中物理中，常用的处理问题的方法：
1.把研究对象、过程视为理想模型
在高中物理中，我们所研究的对象或物理过程可以说都是理想模型，例如在研究对象上有：质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型；又如在研究物理过程时有：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等等。所以在解答物理问题时，最关键的是：1.明确研究对象及其所处的状态，并把研究对象视为适当的物理模型；2.分析物理过程，并找出物理规律。现在很多学生对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要一个原因是他们不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。所以，在物理教学中，应该让学生体会并掌握这种处理问题的思想和方法。
下面以例题1具体说明如何在解题过程中正确选取研究对象和研究过程。
例题1：精密测量电子比荷e/m的现代方法之一是双电容法，其装置如图1所示，在真空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略不计。此电子被阴极K与阳极A间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障
【点拨解疑】 由题意，研究对象必然是电子，其对象模型显然是带电的质点；对其过程模型的构建，可按先后顺序考虑；首先是在电场中的变加速运动，这是我们能处理的模型；接着进入电容器，遇到偏转电场，由于电容器上加的是变化电压，那么其中的电场是不稳定的，随时间变化的，电子沿电场方向的运动不是匀变速运动，这是我们没办法处理的。但考虑到电子加速后，速度很大，通过电容器的时间极短，如果忽略这一段时间内的电压变化，那么可把电子通过电容器的过程抽象为带电质点在稳定匀强电场中的物理模型，电场的强度取决于进入电场的时机。
点评：该题让我们体验到了理想化方法的重要性。带电粒子在电容器中运动，一般是要考虑偏转，但该题却是不偏转，因此构想出这一模型确是该题的难点。
有的时候例题还会取自日常社会生活问题，需要同学们把熟悉的实际问题转化为物理模型，从而运用有关定理、定律来解决它，这也是对实际应用能力的训练。
2.等效替代法
等效法就是在保证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。合力与分力、运动的合成与分解、电阻的串联与并联、交流电的有效值等都是等效法在物理学中的实际应用。
等效法在物理解题中也有广泛的应用，主要有：物理模型的等效替代；物理过程的等效替代；作用效果的等效替代。
在应用等效法解题时，应知道两个事物的等效不是全方位的，只是局部的，特定的、某一方面的等效。因此在具体的问题中必须明确哪一方面等效，这样才能把握住等效的条件和范围。
例题2：如图2所示，在一个平面内有6根彼此绝缘的通电直导线，通过的电流强度大小相同，方向如图中的箭头所示，I、II、III、IV四个区域是面积相等的正方形，则垂直纸面向外、磁通量最大的区域为_________；垂直纸面向里、磁通量最大的区域为_________；磁通量为零的区域为_________。
【点拨解疑】：本题如果利用安培定则分别判断出6根通电直导线在这四个区域产生的磁场方向，然后用“·”和“×”的个数表示，再据个数的多少来确定这四个区域的磁通量大小和方向，则非常麻烦，如果用等效法，即把6根等效成1根电流方向如上图虚线所示，再由上述方法便可迅速、准确地判断出所求结果：垂直纸面向外、磁通量最大的区域为II；重直纸面向里、磁通量最大的区域为IV；磁通量为零的区域为I、III。
例题3：如图3所示，在竖直平面内，放置一个半径R很大的圆形光滑轨道，O为其最低点。在O点附近P处放一质量为m的滑块，求由静止开始滑至O点时所需的最短时间。
在中学物理练习中，经常需要运用等效法处理问题。我们应当有意识地训练学生，使他们掌握这种处理问题的方法。
除了上述几种方法外，像分析-综合法、临界分析法、反证法、图像法等等，也是在中学物理中常用的处理问题的方法，教师在平时教学过程中，应逐步教给学生，同时引导学生思考和总结，这样才有利于学生处理物理问题，真正做到举一反三的效果。
参考文献
[1]许国梁 《中学物理教材教法》 江苏教育出版社，1985年
[2]阎金铎，田世昆.《中学物理教学概论》 高等教育出版社，1999年
关键词 图像法 理想模型 等效替代法
在运用物理知识解决实际问题的过程中，人们逐步积累和形成了物理学中处理问题的方法，在物理教学中，我们一定要使学生逐步理解并掌握这些方法。下面笔者就介绍几种在高中物理中，常用的处理问题的方法：
1.把研究对象、过程视为理想模型
在高中物理中，我们所研究的对象或物理过程可以说都是理想模型，例如在研究对象上有：质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型；又如在研究物理过程时有：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等等。所以在解答物理问题时，最关键的是：1.明确研究对象及其所处的状态，并把研究对象视为适当的物理模型；2.分析物理过程，并找出物理规律。现在很多学生对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要一个原因是他们不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。所以，在物理教学中，应该让学生体会并掌握这种处理问题的思想和方法。
下面以例题1具体说明如何在解题过程中正确选取研究对象和研究过程。
例题1：精密测量电子比荷e/m的现代方法之一是双电容法，其装置如图1所示，在真空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略不计。此电子被阴极K与阳极A间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障
【点拨解疑】 由题意，研究对象必然是电子，其对象模型显然是带电的质点；对其过程模型的构建，可按先后顺序考虑；首先是在电场中的变加速运动，这是我们能处理的模型；接着进入电容器，遇到偏转电场，由于电容器上加的是变化电压，那么其中的电场是不稳定的，随时间变化的，电子沿电场方向的运动不是匀变速运动，这是我们没办法处理的。但考虑到电子加速后，速度很大，通过电容器的时间极短，如果忽略这一段时间内的电压变化，那么可把电子通过电容器的过程抽象为带电质点在稳定匀强电场中的物理模型，电场的强度取决于进入电场的时机。
点评：该题让我们体验到了理想化方法的重要性。带电粒子在电容器中运动，一般是要考虑偏转，但该题却是不偏转，因此构想出这一模型确是该题的难点。
有的时候例题还会取自日常社会生活问题，需要同学们把熟悉的实际问题转化为物理模型，从而运用有关定理、定律来解决它，这也是对实际应用能力的训练。
2.等效替代法
等效法就是在保证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。合力与分力、运动的合成与分解、电阻的串联与并联、交流电的有效值等都是等效法在物理学中的实际应用。
等效法在物理解题中也有广泛的应用，主要有：物理模型的等效替代；物理过程的等效替代；作用效果的等效替代。
在应用等效法解题时，应知道两个事物的等效不是全方位的，只是局部的，特定的、某一方面的等效。因此在具体的问题中必须明确哪一方面等效，这样才能把握住等效的条件和范围。
例题2：如图2所示，在一个平面内有6根彼此绝缘的通电直导线，通过的电流强度大小相同，方向如图中的箭头所示，I、II、III、IV四个区域是面积相等的正方形，则垂直纸面向外、磁通量最大的区域为_________；垂直纸面向里、磁通量最大的区域为_________；磁通量为零的区域为_________。
【点拨解疑】：本题如果利用安培定则分别判断出6根通电直导线在这四个区域产生的磁场方向，然后用“·”和“×”的个数表示，再据个数的多少来确定这四个区域的磁通量大小和方向，则非常麻烦，如果用等效法，即把6根等效成1根电流方向如上图虚线所示，再由上述方法便可迅速、准确地判断出所求结果：垂直纸面向外、磁通量最大的区域为II；重直纸面向里、磁通量最大的区域为IV；磁通量为零的区域为I、III。
例题3：如图3所示，在竖直平面内，放置一个半径R很大的圆形光滑轨道，O为其最低点。在O点附近P处放一质量为m的滑块，求由静止开始滑至O点时所需的最短时间。
在中学物理练习中，经常需要运用等效法处理问题。我们应当有意识地训练学生，使他们掌握这种处理问题的方法。
除了上述几种方法外，像分析-综合法、临界分析法、反证法、图像法等等，也是在中学物理中常用的处理问题的方法，教师在平时教学过程中，应逐步教给学生，同时引导学生思考和总结，这样才有利于学生处理物理问题，真正做到举一反三的效果。
参考文献
[1]许国梁 《中学物理教材教法》 江苏教育出版社，1985年
[2]阎金铎，田世昆.《中学物理教学概论》 高等教育出版社，1999年