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物理解题中“桥梁”的作用

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  • 更新时间2015-09-04
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文/王晓燕

【摘 要】 教师在进行物理解题时首先要认真审题,在审题时,要弄清题目所描绘的是什么物理现象,是怎样的物理过程以及物理过程之间的关系,各个物理过程得以进行的条件,明确运动的性质,把握过程中已知量、需求量、中间桥梁量的相互关系以及不变量、变量、中间桥梁量的相互关系,并找出与物理过程相适应的物理规律(定律或公式)及题目中的某种等量关系。我们在这里要讲的是物理解题中中间过渡量“桥梁”的作用。

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关键词 物理解题;审题;作用

一、桥梁量是不变量的情况

1.动力学→【桥梁】→运动学

(1)动力学→【a】→运动学

加速度a是连接动力学和运动学的桥梁

例:质量为2kg的物体放在水平面上,在5N的水平推力下以5m/s的速度做匀速直线运动。若将推力撤去,物体还能运动多远?

解:动力学受力分析:

推力F作用在物体时,物体匀速运动,此时物体水平方向受一对平衡力,Ff=F=5N撤去推力F,物体水平方向只受

摩擦力Ff,有:Ff=ma,则桥梁量:

运动学已知量分析:

已知:V0=5m/s,Vt=0,a=-2.5m/s2

求:S

这是已知动力学的物理量,需求运动学里的某个物理量时要抓住中间桥梁即加速度a,反过来若已知运动学的物理量,需求力学里某的某个物理量时同样要抓住中间桥梁a。

(2)运动学→【a】→动力学

例:吊车要在10s内将地面上的货物调到10m高处,货物的质量是2.0*103kg,假设货物被匀加速吊起,问吊车缆绳对货物的拉力是多少?

解:由运动学里的匀变速直线运动的位移公式S=Vt+at2,其中V0=0,有:桥梁量a=2s/t2=2*10/102=0.20m/s2

动力学受力分析可知:F合=F-G=ma,有:

F=G+ma=mg+ma=2.0*103*9.8+2.0*103*0.20=2.0*104N

2.决定式→【桥梁】→定义式

(1)R=ρ→【R】→R=R是连接决定式和定义式的桥梁

例:用横截面积为0.68m2、长度为200m的铜线绕制一个线圈,这个线圈允许通过的最大电流是8A,求这个线圈两端最多能加多高的电压?(ρ铜=1.7*10-8Ω.m)

解:根据决定式R=ρ有R=ρ=1.7*10-8*200/0.68*10-6=5Ω

再根据定义式R=有U=IR=8*5=40

反过来即:(2)R=→【R】→R=ρ

例:有一横截面积为1.7m2的铜导线,如果导线两端的电压为20V,导线中通过1A的电流,求该导线的长度。(ρ铜=1.7*10-8Ω.m)

解:根据定义式R=有:R==20/1=20Ω

再根据决定式R=ρ有:L=RS/ρ=20*1.7*10-6/1.7*10-8=2.0*103m

象这样连接决定式和定义式的桥梁还有如电容等

如:C=εs/d→【C】→C=

C=→【C】→C=εs/d

二、桥梁量是变量的情况

当电路中某一元件阻值发生变化,求电路中各部分的电压或功率如何变化,我们该如何分析,如何解题呢?一般来说,电路的局部发生变化,我们要由局部的变化去分析电路的整体电流即总电流的变化,再由总电流的变化回到局部分析局部的电压或功率如何变化。局部变化→【整体的变化】→局部变化,即由局部到整体再回到局部分析的解题思想。

即:局部→【整体】→局部,这里的整体就是中间过度的桥梁,局部→【桥梁】→局部。

1.分析电路中灯泡亮度变化情况

例:三只完全相同的灯泡A、B、C,按图所示联接,当开关S闭合时,灯泡A、B亮度怎样变化?

分析: 由局部阻值变化→【整体总电流变化】→局部电压(功率)变化

即:R→【I】→P

开关S闭合则B、C并联的电阻增大,总电阻就增大,总电流则变小,那么对于灯泡A有:PA=I总2RA,I总增大,RA不变,则PA变大,即灯泡A变亮。

对于灯泡B有:因为总电流增大,所以灯泡A上的电压降

增大,故灯泡B上的电压降UB降低。由PB=UB2/RB,UB降低,

RB不变,则PB降低,即灯泡B变暗。

2.分析电路中电表读数变化情况

例:在如图所示电路中,当R2减小时,各电表读数变化情况,即安培表A、安培表A1、安培表A2和伏特表V的读数变化情况。

分析:由局部阻值变化→【整体总电流变化】

→局部电压(功率)变化

即:R→【I】→U(I1、I2)

当R2减小时,总电阻减小,总电流I增大,

则安培表A读数增大。

由总电流增大我们得到降在电阻R上的电压增大,则降在电阻R1、R2上的电压U12就减小,即伏特表V的读数减小。再由I1=U12/R1,因R1不变,U12减小故得到I1也将减小,即安培表A1的读数减小。因为总电流I增大,R1上的电流I1减小,故由I2=I-I1知I2将增大,即安培表A2读数增大。

进行物理解题时我们要多思考多动脑,要运用分析、推理和建立物理情景,掌握知识的来龙去脉;进行物理解题时,抓住中间“桥梁”量,善于归纳总结,灵活运用所学的物理知识,将在解题时起到事半功倍的效果。

(作者单位:如皋职业教育中心校)