高中物理解题方法

yuanping2011 2011-11-17

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高中物理解题方法指导

物理题解常用的两种方法：

分析法的特点是从待求量出发，追寻待求量公式中每一个量的表达式，(当然结合题目所给的已知量追寻)，直至求出未知量。这样一种思维方式“目标明确”，是一种很好的方

法应当熟练掌握。

综合法，就是“集零为整”的思维方法，它是将各个局部（简单的部分）的关系明确以后，将各局部综合在一起，以得整体的解决。

综合法的特点是从已知量入手，将各已知量联系到的量（据题目所给条件寻找）综合在一起。

实际上“分析法”和“综合法”是密不可分的，分析的目的是综合，综合应以分析为基础，二者相辅相成。

正确解答物理题应遵循一定的步骤

第一步：看懂题。所谓看懂题是指该题中所叙述的现象是否明白?不可能都不明白，不懂之处是哪？哪个关键之处不懂？这就要集中思考“难点”，注意挖掘“隐含条件。”要养成这样一个习惯：不懂题，就不要动手解题。

若习题涉及的现象复杂，对象很多，须用的规律较多，关系复杂且隐蔽，这时就应当将习题“化整为零”，将习题化成几个过程，就每一过程进行分析。

第二步：在看懂题的基础上，就每一过程写出该过程应遵循的规律，而后对各个过程组成的方程组求解。

第三步：对习题的答案进行讨论．讨论不仅可以检验答案是否合理，还能使读者获得进一步的认识，扩大知识面。

一、静力学问题解题的思路和方法

1.确定研究对象：并将“对象”隔离出来-。必要时应转换研究对象。这种转换，一种情况是换为另一物体，一种情况是包括原“对象”只是扩大范围，将另一物体包括进来。

2.分析“对象”受到的外力，而且分析“原始力”，不要边分析，边处理力。以受力图表示。

3.根据情况处理力，或用平行四边形法则，或用三角形法则，或用正交分解法则，提高力合成、分解的目的性，减少盲目性。

4.对于平衡问题，应用平衡条件∑F＝0，∑M＝0，列方程求解，而后讨论。

5.对于平衡态变化时，各力变化问题，可采用解析法或图解法进行研究。

静力学习题可以分为三类：

① 力的合成和分解规律的运用。

② 共点力的平衡及变化。

③ 固定转动轴的物体平衡及变化。

认识物体的平衡及平衡条件

对于质点而言，若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运动，即加速度为零，则称为平衡，欲使质点平衡须有∑F＝0。若将各力正交分解则有：∑F_X＝0，∑F_Y＝0 。

对于刚体而言，平衡意味着，没有平动加速度即＝0，也没有转动加速度即＝0（静止或匀逮转动），此时应有：∑F＝0，∑M＝0。

这里应该指出的是物体在三个力（非平行力）作用下平衡时，据∑F＝0可以引伸得出以下结论：

① 三个力必共点。

② 这三个力矢量组成封闭三角形。

③ 任何两个力的合力必定与第三个力等值反向。

对物体受力的分析及步骤

（一）、受力分析要点：

1、明确研究对象

2、分析物体或结点受力的个数和方向，如果是连结体或重叠体，则用“隔离法”

3、作图时力较大的力线亦相应长些

4、每个力标出相应的符号（有力必有名），用英文字母表示

5、物体或结点：

6、用正交分解法解题列动力学方程

①受力平衡时

②受力不平衡时

7、一些物体的受力特征：

8、同一绳放在光滑滑轮或光滑挂钩上，两侧绳子受力大小相等，当三段以上绳子在交点打结时，各段绳受力大小一般不相等。

（二）、受力分析步骤：

1、判断物体的个数并作图：①重力；②接触力（弹力和摩擦力）；③场力（电场力、磁场力）

2、判断力的方向：

①根据力的性质和产生的原因去判；

②根据物体的运动状态去判；

a由牛顿第三定律去判；

b由牛顿第二定律去判（有加速度的方向物体必受力）。

二、运动学解题的基本方法、步骤

运动学的基本概念(位移、速度、加速度等)和基本规律是我们解题的依据，是我们认识问题、分析问题、寻求解题途径的武器。只有深刻理解概念、规律才能灵活地求解各种问题，但解题又是深刻理解概念、规律的必需环节。

根据运动学的基本概念、规律可知求解运动学问题的基本方法、步骤为

（1）审题。弄清题意，画草图，明确已知量，未知量，待求量。

（2）明确研究对象。选择参考系、坐标系。

（3）分析有关的时间、位移、初末速度，加速度等。

（4）应用运动规律、几何关系等建立解题方程。

（5）解方程。

三、动力学解题的基本方法

我们用动力学的基本概念和基本规律分析求解动力学习题．由于动力学规律较复杂，我们根据不同的动力学规律把习题分类求解。

1、应用牛顿定律求解的问题，

这种问题有两种基本类型：（1）已知物体受力求物体运动情况，（2）已知物体运动情况求物体受力．这两种基本问题的综合题很多。

从研究对象看，有单个物体也有多个物体。

（1）解题基本方法

根据牛顿定律解答习题的基本方法是

① 根据题意选定研究对象，确定m。

② 分析物体受力情况，画受力图，确定。

③ 分析物体运动情况，确定a 。

④ 根据牛顿定律、力的概念、规律、运动学公式等建立解题方程。

⑤ 解方程。

⑥ 验算，讨论。

以上①、②、③是解题的基础，它们常常是相互联系的，不能截然分开。

应用动能定理求解的问题

动能定理公式为，根据动能定理可求功、力、位移、动能、速度大小、质量等。

应用动能定理解题的基本方法是 ·

① 选定研究的物体和物体的一段位移以明确m、s。

② 分析物体受力，结合位移以明确。

③ 分析物体初末速度大小以明确初末动能。

然后是根据动能定理等列方程，解方程，验算讨论。

图4-5

m₂

m₁

（例题）如图4—5所示，木板质量，长3米。物体质量。物体与木板间摩擦系数，木板与水平地面间摩擦系数，开始时，物体在

木板右端，都处于静止状态。现用牛的水平恒力拉木板，物体将在木板上滑动，问经过2秒后（1）力F作功多少？（2）物体动能多大？（米/秒²）

应用动量定理求解的问题

从动量定理知，这定理能求冲量、力、时间、动量、速度、质量等。

动量定理解题的基本方法是

① 选定研究的物体和一段过程以明确m、t。

② 分析物体受力以明确冲量。

⑧ 分析物体初、末速度以明确初、末动量。

然后是根据动量定理等建立方程，解方程，验算讨论。

【例题8】质量为10千克的重锤从3.2米高处自由下落打击工件，重锤打击工件后跳起0.2米，打击时间为0.01秒。求重锤对工件的平均打击力。

应用机械能守恒定律求解的问题

机械能守恒定律公式是知，可以用来求动能、速度大小、质量、势能、高度，位移等。

应用机械能守恒定律的基本方法是

① 选定研究的系统和一段位移。

② 分析系统所受外力、内力及它们作功的情况以判定系统机械能是否守恒。

③ 分析系统中物体初末态位置、速度大小以确定初末态的机械。

然后根据机械能守恒定律等列方程，解方程，验算讨论。

四、电场解题的基本方法

本章的主要问题是电场性质的描述和电场对电荷的作用，解题时必须搞清描述电场性质的几个物理量和研究电场的各个规律。

1、如何分析电场中的场强、电势、电场力和电势能

（1）先分析所研究的电场是由那些场电荷形成的电场。

（2）搞清电场中各物理量的符号的含义。

（3）正确运用叠加原理(是矢量和还是标量和)。

下面简述各量符号的含义：

①电量的正负只表示电性的不同，而不表示电量的大小。

②电场强度和电场力是矢量，应用库仑定律和场强公式时，不要代入电量的符号，通过运算求出大小，方向应另行判定。（在空间各点场强和电场力的方向不能简单用‘＋’、‘－’来表示。）

③电势和电势能都是标量，正负表示大小．用进行计算时，可以把它们的符号代入，如U为正，q为负，则也为负．如U₁>U₂>0，q为负，则。

④ 电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应，W_AB为正（即电场力做正功）时，电荷的电势能减小，；W_AB为负时，电荷的电势能增加。所以，应用时可以代人各量的符号，来判定电场力做功的正负。当然也可以用求功的大小，再由电场力与运动方向来判定功的正负。但前者可直接求比较简便。

2、如何分析电场中电荷的平衡和运动

电荷在电场中的平衡与运动是综合电场；川力学的有关知识习·能解决的综合性问题，对加深有关概念、规律的理解，提高分析，综合问题的能力有很大的作用。这类问题的分析方法与力学的分析方法相同，解题步骤如下：

(1)确定研究对象(某个带电体)。

(2)分析带电体所受的外力。

(3)根据题意分析物理过程，应注意讨论各种情况，分析题中的隐含条件，这是解题的关键。

(4)根据物理过程，已知和所求的物理量，选择恰当的力学规律求解。

(5)对所得结果进行讨论。

【例题4】如图7—3所示，如果 (氚核)和 (氦核)垂直电场强度方向进入同—偏转电场，求在下述情况时，它们的横向位移大小的比。（1）以相同的初速度进入，（2）以相同的初动能进入；（3）以相同的初动量进入；（4）先经过同一加速电场以后再进入。

V₀

分析和解 带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力，所以重力可以忽略。带电粒子在偏转电场受到电场力的作用，做类似于平抛的运动，在原速度方向作匀速运动，在横向作初速为零的匀加速运动。利用牛顿第二定律和匀加速运动公式可得

（1）以相同的初速度v₀进入电场，因E、l、v₀都相同，所以

（2）以相同的初动能E_k0进入电场，因为E、l、mv²都相同，所以

（3）以相同的初动量p₀进入电场，因为E、l、mv₀都相同，由

（4）先经过同一加速电场加速后进入电场，在加速电场加速后，粒子的动能

（U₁为加速电压）

由

因E、l、U₁是相同的，y的大小与粒子质量、电量无关，所以：

注意在求横向位移y的比值时，应先求出y的表达式，由题设条件，找出y与粒子的质量m、电量q的比例关系，再列出比式求解，这是求比值的一般方法。

3、如何分析有关平行板电容器的问题

在分析这类问题时应当注意

（1）平行板电容器在直流电路中是断路，它两板间的电压与它相并联的用电器（或支路）的电压相同。

（2）如将电容器与电源相接、开关闭合时，改变两板距离或两板正对面积时，两板电正不变，极板的带电量发生变化。如开关断开后，再改变两极距离或两板正对面积时，两极带电量不变，电压将相应改变。

（3）平行板电容器内是匀强电场，可由求两板间的电场强度，从而进—步讨论，两极板问电荷的叫平衡和运。

4、利用电力线和等势面的特性分析场强和电势

电力线和等势面可以形象的描述场强和电势。电荷周围所画的电力线数正比于电荷所带电量。电力线的疏密，方向表示电场强度的大小和方向，顺电力线电势降低，等势面垂直电力线等……可以帮助我们去分析场强和电势

－Q

【例题】有一球形不带电的空腔导体，将一个负电荷—Q放入空腔中，如图所示。问：

（1）由于静电感应，空腔导体内、外壁各带什么电？空腔内、导体内、导体外的电场强度，电势的大小有何特点，电场强度的方向如何？

（2）如将空腔导体内壁接地；空腔导体内外壁各带什么电?空腔内、导体内、导体外的场强，电势有何变比？

（3）去掉接地线，再将场电荷－Q拿走远离空腔导体后，空腔导体内、外壁各带什么电？空腔内、导体内、导体外部的场强、电势又有什么变化？

图7

分析和解 本题利用电力线进行分析比较清楚

（1）把负电荷放人空腔中，负电荷周围将产生电场，（画出电力线其方向是指向负电荷）自由电子由低电势到高电势(电子逆电力线运动)发生静电感应，使导体内壁带有电量为Q的正电荷，导体外壁带有电量为Q的负电荷，如图7所示。空腔导体里外电力线数一样多（因电力线数正比于电量）空胶外电力线指向金属导体（电力线止于负电荷）。越靠近空腔导体场强越大。导体中无电力线小，电场强度为零，空腔内越靠近负电荷Q电力线越密，电场强度也越大。顺电力线电势降低，如规定无穷远电势为零，越靠近空腔导体电势越低，导体内部电势相等，空腔内越靠近负电荷Q电势越低。各处的电势均小于零。

（2）如把空腔导体内壁接地，电子由低电势到高电势，导体上的自由电子将通过接地线进入大地，静电平衡后导体内壁仍带正电，导体外壁不带电。由于电力线数正比于场电荷，场电荷－Q未变所以空腔内的电力线分布未变，空腔内的电场强度也不变。导体内部场强仍为零。由于导体外壁不带电，导体外部无电力线，导体外部场强也变为零。（要使导体外部空间不受空腔内场电荷的影响，必须把空腔导体接地。）

在静电平衡后，导体与地电势相等都等于零，导体内部空腔中电势仍为负，越靠近场电荷电势越低，各处电势都比导体按地以前高。

（3）如去掉接地线，再把场电荷拿走远离空腔导体时，由于静电感应，导体外表面自由电子向内表面运动．到静电平衡时，导体内表面不带电，外表面带正电，带电量为Q。

这时导体内部和空腔内无电力线，场强都变为零，导体外表面场强垂直导体表面指向导体外，离导体越远，电力线越疏，场强越小。顺电力线电势减小，无穷远电势为零，越靠近导体电势越高。导体上和空腔内电势相等，各点电势均大于零。

当导体接地时，导体外表面不带电，也可用电力线进行分析。如果外表面带负电，就有电力线由无穷远指向导体，导体的电势将小于零，与导体电势为零相矛盾。如果导体外表面最后带正电，则有电力线由导体外表面指向无穷远，则导体电势将大于零，也与地等电势相矛盾．所以，本题中将导体接地时，导体外表面不再带电。

3、利用等效和类比的方法进行分析

当我们研究某一新问题时，如果它和某一学过的问题类似，就可以利用等效和类比的方法进行分析。

【例题】摆球的质量为m，带电量为Q，用摆长为Z的悬线悬挂在场强为E的水平匀强电场中。求：（1）它在微小摆动时的周期；（2）将悬线偏离竖直位置多大角度时，小球由静止释放，摆到悬线为竖直位置时速度刚好是零。

五、电路解题的基本方法

1、解题的基本方法、步骤

本章的主要问题是研究电路中通以稳恒电流时，各电学量的计算，分析稳恒电流的题目，步骤如下：

（1）确定所研究的电路。

（2）将不规范的串并联电路改画为规范的串并联电路。

（使所画电路的串、并联关系清晰）。对应题中每一问可分别画出简单电路图，代替原题中较为复杂的电路图。

（3）在所画图中标出已知量和待求量，以利分析。

（4）应注意当某一电阻改变时，各部分电流、电压、功率都要改变。可以认为电源电动势和内电阻及其它定值电阻的数值不变。必要时先求出、r和定随电阻的大小。

（5）根据欧姆定律，串、并联特性和电功率公式列方程求解。

（6）学会用等效电路，会用数学方法讨论物理量的极值。

2、将不规范的串并联电路加以规范

搞清电路的结构是解这类题的基础，具体办法是：

（1）确定等势点，标出相应的符号。因导线的电阻和理想安培计的电阻都不计，可以认为导线和安培计联接的两点是等势点。

（2）先画电阻最少的支路，再画次少的支路……从电路的一端画到另一端。

3、含有电容器的电路解题方法

在直流电路中，电容器相当电阻为无穷大的电路元件，对电路是断路。解题步骤如下：（1）先将含电容器的支路去掉（包括与它串在同一支路上的电阻），计算各部分的电流、电压值。

（2）电容器两极扳的电压，等于它所在支路两端点的电压。

（3）通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量。

（4）通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度，再分析电场中带电粒子的运动。

4、如何联接最省电

用电器正常工作应满足它要求的额定电压和额定电流，要使额外的损失尽可能少，当电源电压大于或等于两个（或两个以上）用电器额定电压之和时，可以将这两个用电器串联，并给额定电流小的用电器加分流电阻，如电源电压大于用电器额定电压之和时，应串联分压电阻。

【例】三盏灯，L₁为“110V 100W”，L₂为“110V 50W”，L₃为“110V 40W”电源电压为220V，要求：①三盏灯可以单独工作；②三盏灯同时工作时额外损耗的功率最小，应怎样联接？画出电路图，求出额外损耗功率。

5、在电路计算中应注意的几个问题

（1）在电路计算中，可以认为电源的电动势、内电阻和各定值电阻的阻值不变，而各部分的电流、电压、功率（或各种电表的示数）将随外电阻的改变而收变。所以，在电路计算中，如未给出电源的电动势和内电阻时，往往要先将其求出再求变化后的电流、电压、功率。

（2）应搞清电路中各种电表是不是理想表。作为理想安培计，可以认为它的电阻是零，作为理想伏特计，可以认为它的电阻是无穷大。也就是说，将理想安培计、伏特汁接入电路，将不影响电路的电流和电压。可以把安培计当成导线、伏特计去掉后进行电路计算。但作为真实表，它们都具有电阻，它们既显示出电路的电流和电压，也显示它自身的电流值或电压值。如真实安培计是个小电阻，真实伏特计是一个大电阻，将它们接入电路将影响电路的电流和电压值。所以，解题时应搞清电路中电表是不是当作理想表。

二、解题的基本方法

1、磁场、磁场力方向的判定

（1）电流磁场方向的判定——正确应用安培定则

对于直线电流、环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布，要能熟练地用磁力线正确表示，以图示方法画出磁力线的分布情况——包括正确的方向和大致的疏密程度，还要能根据解题的需要选择不同的图示（如立体图、纵剖面图或横断面图等）。其中，关于磁场方向走向的判定，要能根据电流方向正确掌握安培定则的两种用法，即：

① 对于直线电流，用右手握住导线（电流），让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致，则弯曲的四指所指方向即为磁力线环绕电流的方向。

② 对于环形电流和通电螺线管，应让右手弯曲的四指所指方向跟电流方向一致，则伸直的大拇指所指方向即为环形电流中心轴线上磁力线方向，或通电螺线管内部磁力线方向（亦即大拇指指向通电螺线管滋力线出发端——北极）。

③ 对于通电螺线管，其内部的磁场方向从N极指向S极；而内部的磁场方向从S极指向N极。从而形成闭合的曲线。

（2）安培力、洛仑兹力方向的判定——正确应用左手定则

① 运用左手定则判定安培力的方向，要依据磁场B的方向和电流I的方向．只要B与IL的方向不平行，则必有安培力存在，且与B、IL所决定的平面垂直。对于B与IL不垂直的一般情况来说，则需先将B矢量分解为两个分量：一个是垂直于IL的，另一个是平行于IL的，如图9—2所示，再依据的方向和电流I的方向判定安培力的方向。

在磁场与通电导线方向夹角给定的前提下，如果在安培力F磁场B和通电导线IL中任意两个量的方向确定，就能依据左手定则判断第三个量的方向。

② 运用左手定则判定洛仑兹力的方向，同样要依据磁场B的方向和由于带电粒子运动形成的电流方向（带正电粒子运动形成的电流，方向与其速度v方向一致，带负电粒子运动形成的电流，方向与其速度v方向相反）。只要B与v的方向不平行，则必有洛仑兹力存在，且与B、v所决定的平面垂直。对于B与v不垂直的一般情况来说，则仍需先将B矢量分解为两个分量：一个是垂直于v的，另一个是平行于v的，如图9－3①所示，（或将u矢量分解为两个分量：一个是垂直于B的，另一个是平行于B的，如图9—3②所示。）再依据的方向和v的方向(或B的方向和的方向)正确判定洛仑兹力的方向。

在磁场B与已知电性粒子的运动速度v的方向夹角给定的前提下，如果在洛仑兹力f、磁场B和粒子运动速度中任意两个量的方向确定，也就能依据左手定则判断第三个量的方向。

2、磁场力大小的计算及其作用效果

（1）关于安培力大小的计算式，其中为B与IL的方向夹角（见图9—2），由式可知，由于角取值不同，安培力值将随之而变，其中取、值时F为零，取时F值最大。本式的适用条件，一般地说应为一般通电直导线IL处于匀强磁场B中，但也有例外，譬如在非匀强磁场中只要通电直导线段IL所在位置沿导线的各点B矢最相等（B值大小相等、方向相同），则其所受安培力也可运用该式计算。

关于安培力的作用效果，解题中通常遇到的情况举例说明如下：

① 平行通电导线之间的相互作用；同向电流相吸，反向电流相斥。这是电流问磁相互作用的一个重要例证。

② 在安培力与其他力共同作用下使通电导体处于平衡状态，借以测定B或I等待测值。如应用电流天平测定磁感应强度值，应用磁电式电流表测量电流强度。

【例题2)】图9－5所示是一种电流天平，用以测定匀强磁场的磁感应强度。在天平的一端挂一矩形线圈，其底边置于待测匀强磁场B中，B的方向垂直于纸面向里。已知线圈为n匝，底边长L当线圈通以逆时针方向，强度为I的电流时，使天平平衡；将电流反向但强度不变，则需在左盘中再加砝码，使天平恢复平衡。试列出待测磁场磁感应强度B的表达式。