高三物理最新教案-高三物理活用转换法巧解物理题 精品
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时间+汗水≠效果苦学、蛮学不如巧学第一部分高中物理活题巧解方法总论整体法隔离法力的合成法力的分解法力的正交分解法加速度分解法加速度合成法速度分解法速度合成法图象法补偿法(又称割补法)微元法对称法假设法临界条件法动态分析法利用配方求极值法等效电源法相似三角形法矢量图解法等效摆长法等效重力加速度法特值法极值法守恒法模型法模式法转化法气体压强的参考液片法气体压强的平衡法气体压强的动力学法平衡法(有收尾速度问题)穷举法通式法逆向转换法比例法推理法密度比值法程序法等分法动态圆法放缩法电流元分析法估算法节点电流守恒法拉密定理法代数法几何法第二部分部分难点巧学一、利用“假设法”判断弹力的有无以及其方向二、利用动态分析弹簧弹力三、静摩擦力方向判断四、力的合成与分解五、物体的受力分析六、透彻理解加速度概念七、区分s-t 图象和v-t图象八、深刻领会三个基础公式九、善用匀变速直线运动几个重要推论十、抓住时空观解决追赶(相遇)问题十一、有关弹簧问题中应用牛顿定律的解题技巧十二、连接体问题分析策略——整体法与隔离法十三、熟记口诀巧解题十四、巧作力的矢量图,解决力的平衡问题十五、巧用图解分析求解动态平衡问题十六、巧替换、化生僻为熟悉,化繁难就简易十七、巧选研究对象是解决物理问题的关键环节十八、巧用“两边夹”确定物体的曲线运动情况十九、效果法——运动的合成与分解的法宝二十、平抛运动中的“二级结论”有妙用二十一、建立“F供=F需”关系,巧解圆周运动问题二十二、把握两个特征,巧学圆周运动二十三、现代科技和社会热点问题——STS问题二十四、巧用黄金代换式“GM=R2g”二十五、巧用“比例法”——解天体运动问题的金钥匙二十六、巧解天体质量和密度的三种方法二十七、巧记同步卫星的特点——“五定”二十八、“六法”——求力的功二十九、“五大对应”——功与能关系三十、“四法”——判断机械能守恒三十一、“三法”——巧解链条问题三十二、两种含义——正确理解功的公式,功率的公式三十三、解题的重要法宝之一——功能定理三十四、作用力与反作用力的总功为零吗——摩擦力的功归类三十五、“寻”规、“导”矩学动量三十六、巧用动量定理解释常用的两类物理现象三十七、巧用动量定理解三类含“变”的问题三十八、动量守恒定律的“三适用”“三表达”——动量守恒的判断三十九、构建基本物理模型——学好动量守恒法宝四十、巧用动量守恒定律求解多体问题四十一、巧用动量守恒定律求解多过程问题四十二、从能量角度看动量守恒问题中的基本物理模型——动量学习的提高篇四十三、一条连等巧串三把“金钥匙”四十四、巧用力、能的观点判断弹簧振子振动中物理量的变化四十五、弹簧振子运动的周期性、对称性四十六、巧用比值处理摆钟问题四十七、巧用位移的变化分析质点的振动:振动图像与振动对应四十八、巧用等效思想处理等效单摆四十九、巧用绳波图理解机械波的形成五十、波图像和振动图像的区别五十一、波的叠加波的干涉五十二、物质是由大量分子组成的五十三、布朗运动五十四、分子间作用力五十五、内能概念的内涵五十六、能的转化和守恒定律五十七、巧建模型——气体压强的理解及大气压的应用五十八、活用平衡条件及牛顿第二定律——气体压强的计算五十九、微观与宏观——正确理解气体的压强、体积与温度及其关系六十、巧用结论——理想气体的内能变化与热力学第一定律的综合应用六十一、巧用库仑定律解决带电导体球间力的作用六十二、巧选电场强度公式解决有关问题六十三、巧用电场能的特性解决电场力做功问题六十四、巧用电容器特点解决电容器动态问题六十五、利用带电粒子在电场中不同状态解决带电粒子在电场中的运动六十六、巧转换,速求电场强度六十七、巧用“口诀”,处理带电平衡问题六十八、巧用等效法处理复合场问题六十九、巧用图象法处理带电粒子在交变电场中运动问题第一部分高中物理活题巧解方法总论高中阶段,最难学的课程是物理,既要求学生有过硬的数学功底,还要学生有较强的空间立体感和抽象思维能力。
高考物理-能的转化与守恒(教案)一、教学目标1. 让学生理解能量守恒定律,知道能量在转化和转移过程中的守恒原理。
2. 让学生掌握各种能量转化的特点和规律,能够分析和解决实际问题中的能量转化问题。
3. 培养学生的实验操作能力,通过实验观察和验证能量的转化与守恒现象。
二、教学内容1. 能量守恒定律的定义和意义2. 各种能量转化的实例分析3. 能量转化的规律和特点4. 能量守恒定律在实际问题中的应用5. 实验:验证能量的转化与守恒三、教学重点与难点1. 教学重点:能量守恒定律的理解和应用,各种能量转化的规律和特点。
2. 教学难点:能量守恒定律在复杂系统中的应用,实验数据的处理和分析。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生通过观察和思考实际问题,探索能量的转化与守恒规律。
2. 利用实验和演示,让学生直观地感受能量的转化与守恒现象,增强学生的实践操作能力。
3. 采用小组讨论和合作学习的方式,培养学生的团队合作能力和交流表达能力。
五、教学过程1. 引入:通过一个简单的能量转化实例,引发学生对能量转化与守恒的思考。
2. 讲解:介绍能量守恒定律的定义和意义,讲解各种能量转化的实例和规律。
3. 实验:安排一个验证能量转化与守恒的实验,学生分组进行实验操作,观察和记录实验数据。
4. 讨论:学生分组讨论实验结果,分析能量转化的规律和特点。
5. 总结:教师引导学生总结能量守恒定律的应用和能量转化的规律,并进行点评和解答学生的疑问。
六、教学评估1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对能量守恒定律和能量转化的理解程度。
2. 实验报告:评估学生在实验中的操作技能和对实验结果的分析能力。
3. 课后作业:布置相关的习题,让学生巩固所学内容,提高解题能力。
七、教学拓展1. 引导学生关注能量转化与守恒在现代科技和日常生活中的应用,提高学生的科技素养。
2. 介绍新能源技术的发展和能源转化效率的提高,激发学生对物理学科的兴趣。
高三物理教案人教版篇一:精选高三物理教案人教版机械能及其转化(一)教学目标1、知识与技能:(1)通过对滚摆实验的分析,我们可以了解动能和重力势能之间的相互转化。
(2)通过引导学生举例并解释一些有关动能和重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象,理解动能和势能可以相互转化。
2、过程与方法:(1)训练学生运用能量转化的知识分析物理现象的转化。
(2)培养学生从能量观点分析问题的意识。
3、情感与价值观:通过阅读“科学世界”人造地球卫星,结合我国航天事业的发展,对学生进行爱国主义教育。
(二)教学重难点1.重点:引导学生正确实验,得出动能和势能可以相互转化的结论。
2.难点:组织引导学生仔细观察滚摆实验,分析总结,理解机械能守恒的条件。
(三)教学准备滚动摆、棉线、铁锁、卫星挂图。
(四)教学过程1.复习:手持粉笔头高高举起。
以此事例提问:被举高的粉笔具不具有能量?为什么?2.引入新课:学生回答提问后,再引导学生分析粉笔头下落的过程。
首先提出,当粉笔头下落路过某一点时,粉笔头具有什么能量?(此时既有重力势能,又有动能)继而让学生比较在该位置和起始位置,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化?(重力势能减少,动能增加)3.进行新课:在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,自然界中动能和势能变化的事例很多,下面我们共同观察滚摆的运动,并思考动能和势能的变化。
实验1:滚摆实验。
图14.5-1,出示滚摆,并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。
事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。
引导学生复述并分析实验中观察到的现象。
开始释放摆轮时,摆轮在点静止,此时摆轮只有重力势能,没有动能。
摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮旋转着下降;而且越转越快,其动能越来越大。
摆轮到最低点时,转动最快,动能;其高度最低,重力势能最小。
在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为动能。
仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。
高中物理能量转化教案年级:高中学科:物理课时:1课时教学目标:1. 了解能量转化的概念及能量的来源;2. 掌握能量的各种形式及相互转化的过程;3. 能够运用所学知识解释一些实际现象。
教学内容:1. 能量的定义和分类;2. 能量的守恒定律;3. 能量转化的过程。
教学准备:1. PowerPoint课件;2. 实验器材:弹簧测力计、小球、斜面等;3. 课堂练习题。
教学步骤:1. 导入(5分钟)引导学生回顾物体的运动过程中体现出的能量转化现象,激发学生对能量转化的兴趣。
2. 知识讲解(20分钟)通过PowerPoint课件介绍能量的定义和分类,能量守恒定律以及能量的转化过程,引导学生理解能量转化的基本原理。
3. 实验探究(15分钟)让学生通过实验测量小球在斜面上滑动时的动能和势能,观察能量之间的相互转化过程,加深对能量转化的理解。
4. 讨论与总结(10分钟)带领学生讨论实验结果,总结能量转化的规律,并与现实生活中的一些例子进行对比和分析。
5. 课堂练习(10分钟)布置一些课堂练习题,让学生巩固所学知识并体会能量转化的应用。
6. 作业布置(5分钟)布置作业,要求学生进一步思考并应用所学知识解释一些实际问题。
教学反思:本节课旨在让学生全面了解能量转化的概念和原理,通过实验和讨论加深对能量转化过程的理解。
在实验过程中,学生能够亲身感受到能量的转化过程,提高了他们对物理知识的理解和应用能力。
在布置作业时,可以结合学生的日常生活和学习经验,设计出更具挑战性和启发性的问题,引导学生进一步思考和探索。
巧用“转换法”解物理题习方法?转换思维的方法和角度是提高学习方法的有效策略。
当我们面对一些不太熟悉的问题时,容易慌乱乃至对问题感到无奈,这时,如果能够灵活地转换思维的方法和角度,或许就能收到“柳暗花明”之效。
下面概括的是如何灵活地运用转换法,实现化解难点、顺利求解。
一、研究对象转换法选择研究对象的一般方法是求什么量就以什么量为核心,选取与此量有直接关系的物体或系统为研究对象,但有些问题这样思考下去困难重重,有时会出现“山重水复”的境地.如果活用转换法,将研究对象转换,问题就会迎刃而解.例1如图1所示,站在汽车上的人用手推车的力为F,脚对车向后的摩擦力为f,下列说法正确的是:A.当车匀速运动时,F和f对车做功的代数和为零B.当车加速运动时,F和f对车做功的代数和为负功C.当车减速运动时,F和f对车做功的代数和为正功D.不管车做何种运动,F和f的总功和总功率都为零解析不少学生在做此题时,认为研究对象很显然应选汽车,因为四个选项中都涉及到F和f对汽车做功问题.但很快走进死胡同,原因是汽车在水平方向共受四个力:牵引力、地面对它的摩擦力、人对它的摩擦力f和人对它的推力F,因前两个力比较不出大小,故也无法比较出后两者大小,因而也就无法比较二力的功.若转换一下研究对象,则会变难为易.对人进行受力分析,人在水平方向只受两个力:车对人向后的作用力F′,车对人向前的摩擦力f′,这两个力恰好是F、f的反作用力.根据人和汽车的运动状态,即可确定出F、f的大小;当车匀速运动,人也匀速,F′=f′,F=f,又因二者的位移相等,故F做的正功等于f做的负功,选项A正确;当车加速时,人也加速,有F′<f′,F<f,故f做的负功大于F做的正功,选项B正确;同理可得选项C正确.二、等效转换法当研究对象的规律与某一简单模型在物理意义、作用效果等方面相同或等价时,可以利用它们之间的等效,替换成简化的物理模型。
如常用的等效电路、用分力替代合力等等,实际上就是一种等效转换。
高考物理-能的转化与守恒(教案)一、教学目标1. 让学生理解能量守恒定律,知道能量在转化和转移过程中的守恒原理。
2. 掌握各种能量形式的转化规律,能进行能量转化的判断和计算。
3. 培养学生的实验操作能力,能运用能量守恒观点分析和解决实际问题。
二、教学内容1. 能量守恒定律的定义及意义2. 各种能量形式的转化规律3. 能量转化的判断和计算方法4. 能量守恒在实际问题中的应用5. 能量守恒定律的实验验证三、教学重点与难点1. 教学重点:能量守恒定律的理解和应用,各种能量形式的转化规律。
2. 教学难点:能量转化的判断和计算方法,能量守恒定律的实验验证。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究能量守恒定律的原理和应用。
2. 利用实验演示法,让学生直观地了解能量转化的过程。
3. 运用案例分析法,分析实际问题中的能量转化和守恒现象。
4. 采用小组讨论法,培养学生的合作意识和解决问题的能力。
五、教学过程1. 导入新课:通过一个简单的能量转化例子,引发学生对能量转化和守恒的思考。
2. 讲解能量守恒定律:阐述能量守恒定律的定义、意义和应用。
3. 分析各种能量形式的转化规律:讲解动能、势能、热能等能量形式的转化规律。
4. 能量转化的判断和计算:引导学生掌握能量转化的判断方法和计算公式。
5. 能量守恒在实际问题中的应用:分析实际问题,让学生运用能量守恒观点解决问题。
6. 能量守恒定律的实验验证:进行实验演示,让学生直观地了解能量守恒的过程。
7. 课堂小结:总结本节课的主要内容和知识点。
8. 布置作业:设计一些有关能量转化和守恒的应用题,巩固所学知识。
六、教学策略1. 案例分析:通过分析日常生活中的能量转化现象,让学生理解能量守恒定律在实际中的应用。
2. 数学习题:设计一些有关能量转化的计算题,提高学生运用能量守恒定律解决实际问题的能力。
3. 小组讨论:分组讨论能量转化和守恒定律在具体问题中的应用,培养学生的团队合作精神。
高考物理-能的转化与守恒(教案)第一章:引言教学目标:1. 让学生了解能的概念和能的转化与守恒的基本原理。
2. 引导学生通过观察日常生活中的实例,初步认识能的转化与守恒的现象。
教学内容:1. 能的概念:介绍能量的定义、单位以及能量的分类。
2. 能的转化与守恒:讲解能的转化与守恒的原理,并通过实例进行解释。
教学活动:1. 引入话题:通过讨论日常生活中的能量转化现象,引发学生对能的转化与守恒的兴趣。
2. 讲解能的概念:介绍能量的定义、单位以及常见的能量形式。
3. 讲解能的转化与守恒:讲解能的转化与守恒的原理,并通过具体的实例进行解释。
4. 练习题:让学生通过练习题,巩固对能的转化与守恒的理解。
教学资源:1. 投影片或黑板:用于展示能量的转化与守恒的实例。
2. 练习题:用于巩固学生的理解。
评估方式:1. 课堂讨论:观察学生对能的转化与守恒的理解程度。
2. 练习题:检查学生对能的转化与守恒的掌握情况。
教学反思:在讲解能的转化与守恒时,可以通过具体的实例来进行讲解,让学生更好地理解抽象的概念。
可以引导学生通过观察日常生活中的能量转化现象,加深对能的转化与守恒的理解。
第二章:动能与势能的转化教学目标:1. 让学生了解动能和势能的概念以及它们的转化关系。
2. 引导学生通过实验和观察,认识动能和势能的转化现象。
教学内容:1. 动能的概念:介绍动能的定义、影响因素以及动能的计算公式。
2. 势能的概念:介绍势能的定义、分类以及势能的计算公式。
3. 动能与势能的转化:讲解动能与势能的转化关系,并通过实例进行解释。
教学活动:1. 复习上章内容:回顾能的概念和能的转化与守恒的原理。
2. 讲解动能的概念:介绍动能的定义、影响因素以及动能的计算公式。
3. 讲解势能的概念:介绍势能的定义、分类以及势能的计算公式。
4. 讲解动能与势能的转化:讲解动能与势能的转化关系,并通过具体的实例进行解释。
5. 实验或观察:让学生进行实验或观察动能与势能转化的现象,加深对概念的理解。
高考物理-能的转化与守恒(教案)章节一:引言教学目标:1. 让学生理解能量守恒的概念。
2. 让学生了解能量的转化和守恒在物理学习中的重要性。
教学内容:1. 能量守恒的定义。
2. 能量转化的概念。
3. 能量守恒在物理中的应用。
教学步骤:1. 引入话题:讨论日常生活中能的转化和守恒现象。
2. 讲解能量守恒的定义:能量不能创造也不能消失,只能从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体上,在转化或转移的过程中能量的总量不变。
3. 讲解能量转化的概念:能量从一种形式转化为另一种形式的过程。
4. 讲解能量守恒在物理中的应用:举例说明能量守恒在力学、热学、电磁学等领域的应用。
章节二:动能与势能的转化教学目标:1. 让学生理解动能和势能的概念。
2. 让学生掌握动能和势能的转化原理。
教学内容:1. 动能的定义和计算。
2. 势能的定义和分类。
3. 动能和势能的转化原理。
教学步骤:1. 讲解动能的定义和计算:动能是物体由于运动而具有的能量,其计算公式为动能=1/2mv^2,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
2. 讲解势能的定义和分类:势能是物体由于位置或状态而具有的能量,分为重力势能和弹性势能。
3. 讲解动能和势能的转化原理:当物体从高处下落时,重力势能转化为动能;当物体被弹簧弹起时,弹性势能转化为动能。
章节三:机械能守恒教学目标:1. 让学生理解机械能守恒的概念。
2. 让学生掌握机械能守恒的判断条件。
教学内容:1. 机械能守恒的定义。
2. 机械能守恒的判断条件。
3. 机械能守恒在实际问题中的应用。
教学步骤:1. 讲解机械能守恒的定义:在没有外力做功的情况下,一个系统的机械能(动能和势能之和)保持不变。
2. 讲解机械能守恒的判断条件:只有重力或弹簧弹力做功时,系统的机械能守恒。
3. 讲解机械能守恒在实际问题中的应用:举例说明机械能守恒在抛体运动、弹性碰撞等实际问题中的应用。
章节四:能量的传递与转化教学目标:1. 让学生理解能量传递的概念。
高考物理-能的转化与守恒(教案)第一章:引言教学目标:1. 理解能的概念及其重要性。
2. 掌握能量的单位和基本性质。
教学内容:1. 能量的定义和单位2. 能量的守恒定律3. 能量的转化与守恒的意义教学步骤:1. 引入话题:讨论日常生活中能的转化和守恒的例子,引导学生思考能量的概念。
2. 讲解能量的定义和单位:解释能量的定义,介绍能量的常用单位,如焦耳和卡路里。
3. 介绍能量的守恒定律:解释能量守恒定律的内容,强调能量不会创造或消失,只会转化形式。
4. 讨论能量的转化与守恒的意义:解释能量转化和守恒的重要性,结合实际应用,如能源的开发和利用。
练习题目:1. 解释能量的定义和单位。
2. 应用能量守恒定律,解决一个简单的能量转化问题。
第二章:动能和势能1. 理解动能和势能的概念及其区别。
2. 掌握动能和势能的计算方法。
教学内容:1. 动能的定义和计算2. 势能的定义和计算3. 动能和势能的转化关系教学步骤:1. 引入话题:讨论物体运动时具有的能量,引导学生思考动能的概念。
2. 讲解动能的定义和计算:解释动能的定义,介绍动能的计算公式,即动能=1/2mv^2。
3. 介绍势能的概念和计算:解释势能的定义,介绍势能的计算公式,如重力势能和弹性势能。
4. 讨论动能和势能的转化关系:解释动能和势能之间的转化关系,强调在特定条件下可以相互转化。
练习题目:1. 解释动能的定义和计算公式。
2. 应用动能和势能的转化关系,解决一个简单的能量转化问题。
第三章:机械能守恒定律教学目标:1. 理解机械能守恒定律的内容。
2. 掌握机械能守恒定律的应用方法。
1. 机械能守恒定律的定义2. 机械能守恒定律的应用方法3. 机械能守恒定律的实际应用教学步骤:1. 引入话题:讨论机械能的概念,引导学生思考机械能守恒定律。
2. 讲解机械能守恒定律的定义:解释机械能守恒定律的内容,即在没有外力做功的情况下,机械能总量保持不变。
3. 介绍机械能守恒定律的应用方法:解释如何应用机械能守恒定律解决问题,强调守恒的总量包括动能和势能。
高考物理-能的转化与守恒(教案)第一章:能量与能量转化1.1 能量的概念与分类能量的定义常见能量形式:动能、势能、热能、电能等1.2 能量转化的基本原理能量守恒定律:能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式能量转化的方向与效率第二章:机械能与机械能守恒2.1 机械能的定义与计算动能与势能的定义机械能的计算公式2.2 机械能守恒定律守恒条件:系统不受外力或外力做功为零守恒定律的应用实例第三章:能量转化与守恒定律在实际问题中的应用3.1 能量转化与守恒的实例分析滚摆上升与下降过程中的能量转化跳水运动员入水过程中的能量转化3.2 能量守恒定律在生活中的应用节能减排的意义与应用太阳能电池的能量转化与利用第四章:能量转化与守恒的实验探究4.1 实验原理与方法实验目的与要求实验步骤与操作方法4.2 实验数据分析与处理实验数据的收集与整理能量转化与守恒的实验结果分析第五章:能量转化与守恒的综合训练5.1 能量转化与守恒的综合计算复杂物理过程的能量转化与守恒计算能量转化与守恒的实际应用问题解析5.2 能量转化与守恒的练习题与解答选择题、填空题、计算题等多种题型训练练习题答案与解析第六章:热能转化与热力学第一定律6.1 热能及其转化热能的定义和热量的概念热能的转化形式:内能、热动能、热势能等6.2 热力学第一定律内能的定义和表示方法能量守恒与热量传递的关系热力学第一定律的表达式和应用第七章:电能转化与电磁学7.1 电能及其转化电能的定义和电量的概念电能的转化形式:电动力、电势能等7.2 电磁学与能量转化电流产生的磁场和磁场对电流的作用电磁感应现象和电磁能的转化第八章:光学能转化与光子学8.1 光能及其转化光能的定义和光子的概念光能的转化形式:光热能、光化学能等8.2 光子学与能量转化光的波动性与光的粒子性光的吸收、发射和散射过程中的能量转化第九章:原子能转化与核物理学9.1 原子能及其转化原子能的定义和核反应的概念原子能的转化形式:核裂变能、核聚变能等9.2 核物理学与能量转化核反应的类型和核反应方程核能的利用和核能转化的应用实例第十章:能量转化与守恒的综合练习与测试10.1 能量转化与守恒的综合练习综合练习题的设计与编写练习题的解答与解析10.2 能量转化与守恒的测试与评估测试题的设计与编写测试成绩的评估与分析重点和难点解析重点环节1:能量的定义与分类能量是物理学中的核心概念,理解能量的定义和不同类型的能量对于掌握能的转化与守恒至关重要。
活用转换法巧解物理题
所谓“转换法”是指通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简,化难为易,间接获取问题解决的一种解题方法.这种方法能充分展示解题人的想象设计能力和创造性思维品质,充分体现解题人分析问题的能力,同时达到巧解,进而实现速解之目的.
一、转换研究对象
选择研究对象的一般方法是求什么量就以什么量为核心,选取与此量有直接关系的物体或系统为研究对象,但有些问题这样思考下去困难重重,有时会出现“山重水复”的境地.如果活用转换法,将研究对象转换,问题就会迎刃而解.
例1如图1所示,站在汽车上的人用手推车的力为F,脚对车向后的摩擦力为f,下列说法正确的是
A.当车匀速运动时,F和f对车做功的代数和为零
B.当车加速运动时,F和f对车做功的代数和为负功
C.当车减速运动时,F和f对车做功的代数和为正功
D.不管车做何种运动,F和f的总功和总功率都为零
解析不少学生在做此题时,认为研究对象很显然应选汽车,因为四个选项中都涉及到F和f对汽车做功问题.但很快走进死胡同,原因是汽车在水平方向共受四个力:牵引力、地面对它的摩擦力、人对它的摩擦力f和人对它的推力F,因前两个力比较不出大小,故也无法比较出后两者大小,因而也就无法比较二力的功.若转换一下研究对象,则会变难为易.对人进行受力分析,人在水平方向只受两个力:车对人向后的作用力F′,车对人向前的摩擦力f′,这两个力恰好是F、f的反作用力.根据人和汽车的运动状态,即可确定出F、f的大小;当车匀速运动,人也匀速,F′=f′,F=f,又因二者的位移相等,故F做的正功等于f做的负功,选项A正确;当车加速时,人也加速,有F′<f′,F<f,故f做的负功大于F做的正功,选项B正确;同理可得选项C正确.
例2如图2所示,电池的内阻可以忽略不计,电压表和可变电阻器R串联接成通路,如果可变电阻器R的值减为原来的1/3时,电压表的读数由U0增加到2U0,则下列说法中正确的是
A.流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍
B.可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的4倍
C.可变电阻器两端的电压减小为原来的2/3
D.若可变电阻器R的阻值减小到零,那么电压表的示数变为4U0
解析在做该题时,大多数学生认为研究对象应选可变电阻器,因为四个选项中都问的是有关R的问题;但R的电阻、电压、电流均变,判断不出各量的定量变化,从而走入思维的误区.若灵活地转换研究对象,会出现“柳暗花明”的意境;分析电压表,其电阻为定值,当它的读数由U0增加到2U0时,通过它的电流一定变为原来的2倍,而R与电压表串联,故选项A正确.再利用P=I2R和U=IR,R消耗的功率P′=(2I)2R/3=4P/3;R后来两端的电压U=2IR/3,不难看出C对B错.又因电池内阻不计,R与电压表的电压之和为U总,当R减小到零时,电压表的示数也为总电压U总;很轻松地列出U总=IR+U0=2IR/3+2U0,解得U总=4U0,故D也对.
二、转换空间角度
转换空间角度主要是指化立体空间图为平面图、化正视图为侧视图、化正视图为俯视图等处理物理问题的方法.灵活地进行这些转换,可以有效地提高解题质量和效率.例3通电长导线中电流I0的方向如图3所示,边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流为I,方向由a→b→c→d.线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO′都与长导线平行.当线圈处于图示的位置时,ab边与直导线间的距离a1a等于2L,且a1a与ad垂直.已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感强度为B1,在cd处的磁感强度为B2,则载流线圈处于此位置受到的磁力矩的大小为.
解析本题要求磁力矩,关键是求安培力和找力臂.若在原图上找力臂,很难画出,如果将原空间图转换为俯视的平面图(如图4所示),求解就易如反掌.ad、bc边所受的磁场力和转轴OO′平行,其力矩为零.ab、cd边受力的方向如图所示,大小分别为F1=B1I·2
L,F2=B2I·2L,F1和F2对转轴OO′的力臂分别为L和(/2)L,则两力对转轴的力矩为
M=M1+M2=F1L+F2(/2)L,故M=IL2(2B1+B2).
三、转换物理规律
转换规律是指灵活地选择物理规律,用熟知的规律解决看似超出教学大纲的题目,从而达到了难题易做的目的.
例4如图5所示,一半径为r、沿着直径装有一根金属杆的金属圆环,可绕垂直圆环平面通过圆心O的中心轴转动,在圆环边缘的槽内,缠绕着一根足够长的轻质细绳,绳端吊着一个质量为m的物体,圆环的一半处在磁感强度为B、方向垂直于圆环平面向里的匀强磁场中.已知金属圆环和直杆是由电阻率为ρ、横截面积为S的硬质导线制成.今将被轻质细绳吊着的物体由静止释放,求圆环转动的最大角速度ωm.
解析本题的常规解法为:根据力矩平衡条件,列出圆环匀速转动时的力矩平衡方程,进而求出最大角速度.此种方法不仅繁琐,而且超出了现行的教学大纲范围,因此是不可取的.若换用能量守恒定律,可速解此题.具体步骤如下:
对系统应用能量守恒定律,当ω最大时,v最大,a=0,则重力对系统做功的功率PG应等于金属环和金属杆中所消耗的电热功率P电,即有PG=P电,①
当ω最大时,v最大,vm=ωmr,
PG=mgωmr,②
P电=2/R.③
根据法拉第电磁感应定律得=Bωmr2/2.④
电路的电阻R=2ρr/S+πrρ/2S.⑤
由①、②、③、④、⑤方程联立可解得圆环转动的最大角速度ωm=2mgρ(π+4)/B2r2S.
四、转换物理模型
近几年高考题出现了联系实际的好题,这类题目体现了学以致用的教学思想,越来越受到高考题的青睐.求解该类题目的关键就是将实际物体的运动向物理模型转换.
例5(1994年上海高考题)跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量是50kg,他一分钟跳绳180次.假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5,则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是____.(g取10m/s2)
解析把运动员每次跳跃转换成质点做竖直上抛运动模型.每次跳跃总时间
T=(60/180)s=(1/3)s,
每次腾空的时间t=(1/3)(1-2/5)=0.02s.
每次腾空高度
h=(1/2)g(t/2)2=(1/2)×10×(0.2/2)2=0.05m.
每次腾空上升时克服重力做的功
W=mgh=50×10×0.05=25J.
把每次跳跃总时间T内的触地过程、下落过程舍弃,简化成在T内就是单一竖直上升克服重力做功的过程,故可解出
P=W/T=25/(1/3)=75W.
综上所述不难发现,灵活地转换物理模型是一种重要的物理思想方法.学会这种方法,就会使我们在解决物理问题时变得从容自如,巧解速解物理问题,从而提高学习的效率.。