物理学中常用的几种科学思维方法重点.doc

案例60 物理学中常用的几种科学思维方法 进入高三，高考在即。如何在高三物理复习中更好地提高学生的科学素质、推进知识向能力转化、提高课堂教学的效率和质量，是摆在每个老师和学生面前的重要课题。物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学；更应加强对学生进行物理学研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能赶过虽健步如飞，但误入歧途的人”。学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走弯路。可见，掌握物理学科的特点，熟悉物理研究问题和解决问题的方法是至关重要的。学好中学物理，不只是一个肯不肯用功的问题，它还有一个方法问题，掌握正确的思路和方法往往能起到事半功倍的效果。下面我们从高中物理综合复习教学的角度，通过对典型问题的分析、解答、训练，介绍常用的几种科学思维方法，以期达到减轻学生负担提高复习效率的目的。 1．模型法 物理模型是一种理想化的物理形态，将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研究物理问题的基本方法。科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的物理学本质特征突出出来，形成概念或实物体系，即为物理模型。模型思维法就是对研究对象或过程加以合理的简化，突出主要因素忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。从本质上说，分析物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。通过构建物理模型，得出一幅清晰的物理图景，是解决物理问题的关键。实际中必须通过分析、判断、比较，画出过程图（过程图是思维的切入点和生长点）才能建立正确合理的物理模型。 [例1] 如图1－1所示，光滑的弧形槽半径为R（RMN弧），A为弧形槽的最低点，小球B放在A点的正上方离A点高度为h处，小球C放在M点，同时释放，使两球正好在A点相碰，则h应为多大？ 解：对小球B：其运动模型为自由落体运动， 下落时间为 tB＝ 对小球C：因为RMN弧，所以沿圆弧的运动模型是摆长等于R的单摆做简谐振动，从M到A的可能时间为四分之一周期的奇数倍 所以 tC＝ 解得：h＝． （n＝0，1，2……） 【评注】 解决本题的关键就在于建立C小球的运动模型——单摆简谐振动，其圆弧的圆心相当于单摆的悬点，圆弧的半径相当于单摆的摆长，只要求出C小球运动到A点的时间，问题就容易解决了 [例2] 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线，其中2、3小球静止，并靠在一起。而1小球以速度v0朝它们运动，如图1－2所示，设碰撞中不损失机械能，则碰后三小球的速度的可能值是 （A）v1＝v2＝v3＝ （B）v1＝0, v2＝v3＝ （C）v1＝－v0/3, v2＝v3＝（D）v1＝v2＝0, v3＝v0 解：依题意碰撞无机械能损失，小球之间的碰撞一定是弹性碰撞，这里关键是如何建立正确的碰撞过程模型。若把2、3两小球看成整体，建立1小球和2、3小球之间的两体碰撞模型就会得出（C）【针对训练】 1.如图1－4所示，具有圆锥形状的回转器（陀螺）．绕它的轴在光滑的桌面上以角速度ω快速旋转．同时以速度v向左运动，若回转器的轴一直保持竖直，为使回转器从左侧桌子边缘滑出时不会与桌子边缘发生碰撞，v至少应等于 （A）ωR （B）ωH （C）R （D）R 2 ．如图1－5所示，A中一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上，l1 的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，l2水平拉直，物体处于平衡状态；B中与A相同只是将l1换成轻弹簧。现将A、B两图中l2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。 3．跳起摸高是中学生进行的一项体育活动，某同学身高1.80m，质量65kg,站立举臂手指能摸到的高度是2.25m，此同学从用力蹬地到竖直跳离地面历经0.3s,设他蹬地的力大小恒为1300N，求该同学（g＝10m/s2）当研究的问题比较复杂，运算又很繁琐时，可以在保证研究对象的有关数据不变的前提下，用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题，这就是所谓的等效法。在中学物理中，诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使问题的解决变得简单，而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都会有很大的促进作用。 [例1] 如图1－6所示，一质量为m、带电量为十q的小球从磁感应强度为B的匀强磁场中A点由静止开始下落，试求带电小球下落的最大高度？ 解： 这个问题中带电小球运动轨迹是比较复杂的曲线，对学生而言分析这个问题比较困难，容易错误的认为小球到达最低点时，所受洛仑兹力和重力平衡。实际上小球做曲线运动，它的受力是不平衡的。将小球刚运动时的静止状态等效为向左、右两个方向大小相等的水平初速度V01、V02，现使小球向右的分运动