物理方法冲刺

针对高三物理冲刺的方法简介以及汇总

高三物理冲刺方法汇总

• 定性与定量问题
  • 定义
    • 定性分析
      • 通过对物理问题的分析、解构，重新构建理想化的物理模型，再应用物理知识定性地描述其物理过程，或定性地解释物理现象
    • 定量研究
      • 在定性研究的基础上将物理模型清晰化，再应用适当的数学方法求出问题精确的解
    • 定性分析与定量分析关系
      • 定性分析是定量研究的前提与基础，定量研究则是定性分析的深入与归宿。 就物理问题的认识而言，定性分析上升到定量研究是物理问题认识过程的必然趋势。
  • 限制
    • 学生常常会因中学物理知识或数学方法的限制，对这些物理问题的认识常常止于对物理现象或物理过程的分析，对其作定性描述；而教师也会因课程标准或考试说明的限制，不去对这些问题进行定量研究，以便更深刻地去剖析物理问题内在本质规律。
• 极值法
  • 定义
    • 极值法是中学物理教学中重要的解题方法，在问题中主要表现在求物理量极大值、极小值、临界值、物理量的取值范围等方面。在应用极值法解题时，首先要选用合适的物理模型，应用物理规律构建待求物理量与其他物理量的函数关系，再利用数学方法求其极值。
  • 方法分类
    • 1.二次函数极值法
      • 函数，依的正负，可有极大值、极小值。
      • ①若求极植可用配方法,　当，。（综合图像解）
      • ②亦可用判别式法：整理为关于的一元二次方程：，若有实解，则，。
    • 2.和积不等式极值法
      • 在数学，有算术平均数与几何平均数之别，若有，算术平均数，几何平均数为，算术平均数总大于或等于几何平均数：由是观之，不等式两边，若为定值，则取值最大，若为定值，取最小值。
• 极限临界方法
  • 定义
    • 依据一定的实验基础，进行理想推演的思维过程，是思维由存在向虚无、或由虚无向存在推进的过程，对于我们解决一些物理问题有所启迪
  • 分类
    • 一种情况是对于有些问题不容易得出通解
      • 我们可以应用极限临界方法求其特解（特解是理想状况下的不存在的解），由特解再回溯通解的有关特性
    • 另一种情况是先求出问题的通解
      • 再由极限临界方法逼近其特解，得出极值
• 多解法
  • 成因
    • 因为构建的物理模型不同而存在一题多解，有的是因为应有的数学方法不同导致的一题多解。
  • 一题多解的方法分类
    • 物理方法
      • 物理方法的抽象必须保留原事物的物理本质与意义，研究具体的物理问题
    • 数学方法
      • 数学方法的抽象程度大大超过物理方法，高度的数学抽象仅仅保留量的关系和空间形式而舍弃一切
• 等效替代法
  • 简介
    • 等效替代法是高中物理问题教学中常见的解题方法。能够替代的前提是它们对所要解决的问题是等效的，一般用比较简洁的模型或方法代替比较复杂的模型或方法，便于学生对物理知识的理解与掌握。等效替代法可以分为物理模型等效替代法、解题方法等效替代法。
  • 分类
    • 1.物理模型等效替代法
      • 物理模型是对物理问题的简化与抽象，物理模型包括对象模型、过程模型、状态模型。由于学生的知识结构的限制，在构建物理模型时，由于理解的问题角度不同，构建的物理模型有简单有复杂，几种物理模型对所要解决的问题来说是等效的，我们一般选择简单的模型。
    • 2.解题方法替代法
      • 如果问题有多种解法，一般用简单的解题方法替代复杂的解题方法，用学生容易理解与接受的解题方法替代不容易理解与接受的解题方法。
• 变式迁移法
  • 定义
    • 所谓变式的同质性，主要指其内涵的同质性、或解题方法的同质性
  • 典例
    • 物体在竖直平面自由地做圆周运动最高点的最大速度问题。绳一端固定、一端拴着的物体绕固定点做圆周运动与物体绕光滑圆环内侧做圆周运动是同一种性质的变式，而杆一端固定、一端拴着物体做圆周运动与上述问题不具有同质性，不是同一种变式；再如，不同质量的物体之间用绳拴着，其中一个物体在与绳共线的恒定拉力作用下运动，它们之间拉力问题，如果两个物体的材料相同（动摩擦因数相同），物体在水平面、或在竖直面、或在斜面上，它们之间的拉力大小相等，几个问题是同一种性质的变式，而当两个物体的材料不同时，上述几个问题就不是同种性质的变式。
• 微元累积法
  • 定义
    • 微元法是一种介于初等数学与高等数学之间的一种处理物理模型问题的方法
  • 主要特点
    • 在对物理问题做整体的考察后，选取该问题过程中的某一微小单元进行分析，通过对微元细节的物理分析和描述，找出该微元所具有的物理性质和运动变化规律，从而获得解决该物理问题整体的方法。
  • 分类
    • 对象微元法
      • 定义
        • 对象微元法主要解决研究对象难以选择的情形，通常的做法是把实体模型等分为很多很多的等份，研究其一份，运用物理规律，辅以数学方法求解，由此求出整体受力或运动情况，在中学阶段比较常见的有类似流体问题、铁链条的连续体模型。
    • 过程微元法
      • 定义
        • 过程微元法着眼于研究对象物体所经历的比较复杂的过程
      • 简介
        • 物体的运动不是恒力作用下的匀变速运动，而是变力作用下的变加速运动，这时物体运动的过程复杂，运动过程性规律不甚明了，若从整体着手研究，则难以在高中物理层面展开，不过当我们用过程微元法，把物体的运动过程按其经历的位移或时间等分为多个小量，将每个微元过程近似为高中物理知识所能处理的过程，在得出每个微元过程的相关结果后，再进行数学求和，这样就能得到物体复杂运动过程的规律。
• 伪相关变量问题
  • 方法简介
    • 在高中物理习题教学中，通过已知量求解未知量，这些已知量对于未知量来说，叫做相关变量。在解答有些问题时，我们发现这样的情况：某一物理量与未知量关系非常紧密，在思维过程中无法绕过，似乎是其必然的相关变量，但问题中却并没有告知这个物理量。有些学生认为问题缺条件，其实不然，我们在解题列式过程中把这个貌似的相关变量引入，再应用适当的方法，就可以把它消掉，这个貌似的相关变量叫“伪相关变量”。
  • 典例
    • 物体在平面上自由滑行时的质量之于加速度；速度选择器问题中的电量之于速度；初速为零的带电粒子经电场加速后垂直进入电场偏转，其比荷之于偏转位移或偏转角；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的速度之于周期等等。
  • 主要难点
    • 一是在思维上误导学生，使学生错误地认为问题缺少条件，终止解题。
    • 二是伪相关变量与未知量关系紧密，解题过程中绕不开它，要引入它并在解题过程中消掉，就意味着多列物理表达式，应用较多的物理规律，问题的难度必然要加大。
    • 三是解这类问题常常要用到一些特殊的数学方法。比如微元法、对称法等，而这些方法在高中物理习题教学中不常用，学生对这些方法比较生疏，有些学生尚未熟练掌握这些方法，这必然增加解题难度。
• 递推归纳法
  • 定义
    • 递推归纳法是依据物理问题所呈现的物理量之间的关系或潜在的物理条件，通过物理相关规律，再辅以数学方法来递推归纳，得出物理量变化的通式，从而探知物理量的变化规律。在应用递推归纳法解决物理问题时，要善于引导学生挖掘物理量之间的变化关系及其隐含的物理条件，因为它是我们进一步对物理问题进行递推归纳的抓手。
  • 应用递推归纳法解题方法
    • 1.首先要分析物体的受力
    • 2.进一步分析物体的运动情况
    • 3.善于分析出物体运动中的相似阶段
    • 4.把握物体在相似运动阶段的节点
    • 5.把整个运动过程分为若干个相似的阶段
    • 6.每个相似阶段具有宏观运动性质的相似性
• 模型辨析法
  • 分类
    • 一级模型
      • 质点、轻绳、轻杆、轻弹簧、不可伸长的细线、恒力、光滑表面、真空、点电荷、匀速直线运动、匀变速直线运动等。
    • 二级模型
      • 二级模型是一级模型的复合体，是应用性模型，就是在习题教学中应用一级模型构建出来的比较固定的问题模型，例如：行星运动模型、刹车模型、完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、磁场中金属杆平动切割模型、霍尔模型、类平抛模型、带电粒子在有界磁场中偏转模型等。
  • 构建模型过程
    • 在解决物理问题时，物理问题首先要抽象概括为二级物理模型，即得出物理问题模型。我们可以依据一级模型，模仿二级模型进行建模，在模仿建模的过程中要注意知识的同化与顺化等理性思维过程，充分应用辨别、分类，分析、综合，归纳、演绎，等效、类比，抽象、概括，模拟、迁移等理性思维方法去建构科学的物理模型。
  • 解题过程
    • （1）问题图景化：
      • 文本问题需要情景化。我们面对的是具体的原生态的情境问题，就要在具体的问题情境中进行概括与抽象，去认识和控制变量，进而了解时空关系、了解数量关系；对于文本问题，需要解读文本，把文本问题图景化，通过力学与运动学分析，在头脑中形成研究对象的运动过程及其所处的状态的真实图景，根据要解决的问题，从具体的物理问题图景中分析出与之相关的物理因素并用物理量去表征。
    • （2）物理模型辨析建构：
      • 物理模型可分为对象模型、过程模型、状态模型。首先基于一定的物理问题情境，根据物理问题，依据自己已有的物理模型信息来仿建模，先形成假设模型，再进行辨别、分类、归纳、迁移，确定研究对象模型。其次，对问题的过程与状态进行抽象与简化，形成过程模型与状态模型。这样物理问题就由一系列的模型来描述。物理模型以理想化，简约化为其主要特征。
    • （3）理想化问题：
      • 依据建立的理想模型，忽略实体模型、过程模型、状态模型的原型的个性、特殊性，抓住其共性、一般性，用理想化物理术语把情境问题转化为理想问题。这是认知阶段由具体运演向形式运演的转化；这个过程也是物理模型向数学方法过渡的关键，要使思维进入“大象无形”状态，舍弃具象，留下抽象。
    • （4）数理整合：
      • 在物理模型建构之后，要选择适当的物理规律来建立己知物理量与未知物理量函数关系，这个过程就是物理模型的应用过程。模型应用要借助于数学方法，除了定性的分析外还要能做定量的计算，以数学为语言，以数学推理、论证为工具，使数学渗透进物理思维的过程。有的需要用非常复杂的数学方法来处理，如：微元法、极值法、矢量法、近似计算法、递推法、图像法等等。物理量之间的函数关系或由函数关系转化而来的图像是表达数学方法的两种基本方式，利用数学公式或数学方法得到问题的正确解，并能深刻地理解数学解的物理意义。这要求物理教师要熟稔中学数学公式及一些基本的数学方法，这样，才能游刃有余地回旋于物理与数学之间，去引导学生解决具体的物理模型问题。
  • 典型应用
    • 一、瞬时值与平均值
      • 瞬时值与平均值显然是两个不同的概念，在电磁感应中，如果感应电流是变化的，求某一过程中产生的电量，两种方法是等效的，求电功是不等效的，电功用电流的有效值来求，或用间接方法求解。再比如变力作用，求冲量可以用平均作用力代替整个过程的变力，而变力做功则不可以
    • 二、死结与活结模型
      • 活结:可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线。 　　死结:可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。
    • 三、整体法与隔离法
      • 整体法
        • 简介
          • 是将几个物体看作一个整体，或将看上去具有明显不同性质和特点的几个物理过程作为一个整体过程来处理。隔离法和整体法看上去相互对立，但两者在本质上是统一的，因为将几个物体看作一个整体之后，还是要将它们与周围的环境隔离开来的。作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用力（内力）。整体法的优点：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变体规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。通常在分析外力对系统的作用时，用整体法。
        • 整体法基本使用步骤
          • ①明确研究的系统或运动的全过程
          • ②画出系统的受力图和运动全过程的示意图
          • ③寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解
      • 隔离法
        • 隔离法简介
          • 将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究，这个研究对象可以是一个物体，也可以是物体的一个部分，广义的隔离法还包括将一个物理过程从其全过程中隔离出来。在力学中，就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。隔离法的优点：容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形，问题处理起来比较方便、简单，便于初学者使用。在分析系统内各物体（或一个物体的各个部分）间的相互作用时用隔离法。
        • 隔离法基本使用步骤
          • ①明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象.选择原则是：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少.
          • ②将研究对象从系统中隔离出来；或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来.
          • ③对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图.
          • ④寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解.
        • 整体法与隔离法关系
          • 整体和局部是相对统一的，相辅相成的。 隔离法与整体法，不是相互对立的，一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成.所以，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体分析，灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量（即中间未知量的出现，如非待求的力，非待求的中间状态或过程等）的出现为原则
    • 四、圆周运动的杆模型与绳模型
      • 竖直平面内圆周运动，由杆模型与绳模型两类问题，绳栓小球在运动过程中只能产生拉力。而杆模型中，杆对小球既可以产生拉力，也可以产生支持力。
    • 五、电磁感应中的感生与动生模型
      • 电磁感应中的感生与动生是两类解题模型，感生是磁场变化，动生是面积变化，即导体棒切割问题。
• 模拟图示法
  • 等效替代法是高中物理教学中解决问题常用方法。在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他物理量，但不会改变物理效果。这种研究问题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效替代法。应用等效替代方法解决变力作用问题，要善于找寻出变力作用与其它恒力作用的相同点或相似点，比如两者的作用效果相同，或者两者做功有相同点之处，或其它力学量的关联性，往往用动能定理实现变力做功向恒力做功转化。
• 化“变”为“恒”法
  • 定义
    • 变力作用问题是高中物理教学中的难点，也是历年高考的热点问题之一。变力作用下的物体的加速度发生变化，因此，其速度、位移随时间的变化关系是非线性关系，不能应用匀变速规律求解；另一方面，变力做功也不能应用功的定义式直接求解。对于变力作用问题，化“变”为“恒”是解决此类问题的一个主要解题思路。如何去化“变”为“恒”，不同问题方法不同
  • 分为如下两类方法
    • 一．利用微元法由“变值”逼近其“恒值”，再辅以数学方法进行处理
      • 微元法是一种介于初等数学与高等数学之间的一种处理物理模型问题的方法，其要点是：在对物理问题做整体的考察后，选取该问题过程中的某一微小单元进行分析，通过对微元细节的物理分析和描述，找出该微元所具有的物理性质和运动变化规律，从而获得解决该物理问题整体的方法。微元法着眼于研究对象所经历的比较复杂的过程，比如，物体的运动不是恒力作用下的匀变速运动，而是变力作用下的变加速运动，这时物体运动的过程复杂，运动过程性规律不甚明了，若从整体着手研究，则难以在高中物理层面展开，不过当我们用微元法，把物体的运动过程按其经历的位移或时间等分为多个小量，将每个微元过程近似为高中物理知识所能处理的过程，在得出每个微元过程的相关结果后，再进行数学方法处理，这样就能得到物体复杂运动过程的规律。
    • 二．利用等效替代法化“变”为“恒”
      • 等效替代法是高中物理教学中解决问题常用方法。在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他物理量，但不会改变物理效果。这种研究问题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效替代法。应用等效替代方法解决变力作用问题，要善于找寻出变力作用与其它恒力作用的相同点或相似点，比如两者的作用效果相同，或者两者做功有相同点之处，或其它力学量的关联性，往往用动能定理实现变力做功向恒力做功转化。
• 非线性关系问题
  • 定义
    • 两个物理量之间的关系是一次函数关系，其图象是一条直线。比如加速度与合外力关系，电压与电流的关系。如果两个物理量不是一次函数关系，其图象是各种各样的曲线，它们是非线性关系。非线性关系问题是中学物理教学中的难点，也是每年全国各地高考物理试题中的热点。
  • 按解题方法把这些问题进行梳理分类
    • “曲意逢迎”法
      • “曲意逢迎”法是定性分析非线性关系问题的最基本方法。这是因为在中学物理中，非线性关系问题的研究重点是定性分析。“曲意逢迎”法是按曲线所体现的物理意义来解释具体的物理问题，曲线的物理意义主要包括：曲线纵坐标随横坐标变化的物理意义，坐标值正负的物理意义，曲线与横轴、纵轴交点的物理意义，曲线上任意一点切线斜率的物理意义，曲线与横轴所围面积的物理意义等方面。
    • 化曲为直法
      • 由于高中生数学知识的局限，学生对非线性关系的研究往往至于定性分析。如果需要定量计算，可借助图象来解决，但是两物理量的图象关系是曲线，从曲线去研究有时无法展开，这时需要通过变换坐标轴的物理意义，把曲线转化为直线，这样就容易研究两者之间的定量关系。
    • 数学解析法
• 近似值计算法
  • 定义
    • 近似计算是中学物理问题中一种常用的估算方法，由此求出的物理量是近似值。近似值的背后潜藏着一个确定的真实值，近似值是对物理问题近似的描述，近似值与真实值存在着差值。一类差值来源于物理模型的近似，另一类差值来源于数学方法的近似。如果我们拨开包围在真实值周围的层层迷雾，就可以找寻出近似值背后的真实值。
  • 1.近似物理模型导致的近似值
    • 近似值与真实值之间误差的第一种来源是物理模型的近似。物理模型是对物理问题的简化与抽象，物理模型包括对象模型、过程模型、状态模型。由于学生的知识结构的限制，在构建物理模型时，对研究对象做太多的简化，所构建的物理模型不能一步到位，把不该忽略的问题忽略了，导致了物理模型的缺陷，也是一种近似模型。应用这样的物理模型进行估算求出近似解也无不可，如果从精确计算来说，却不够至臻完善。
  • 2.数学方法近似导致的近似值
    • 近似值与真实值误差的另一个来源是应用了数学近似方法，数学近似方法包括应用数学近似公式，或应用图像法通过读图求解等。近似公式包括如下等公式：当x趋近于零， ；图像法是应用各种图像的物理意义，通过读图估算求解。能否作出如此的近似处理，要看具体的解题要求，如果是学生的数学知识局限，也只能应用近似的处理方法了。
• 图象法
  • 1.线性图象法
    • 定义
      • 物理图象是一种非常形象的数字语言和工具，利用它可以很好地描述物理过程，反映物理概念和规律，推导和验证新的规律。物理图象不仅可以使抽象的概念形象化，还可以恰当地表示语言难以表达的内涵，用图象解物理问题，不但迅速、直观，还可以避免复杂的运算过程。图象可以线性关系图象和非线性关系图象。
    • 线性关系图象解题主要步骤是
      • （1）根据物理变化过程中各物理量的关系，正确画出物理图线。
      • （2）找出图线上某些特殊点的横、纵坐标值，并确定其物理意义，比如说直线的横、纵截距。
      • （3）注意图线上某一点斜率的物理意义， 图线与横轴所围面积的物理意义，比如图像中，斜率表示加速度，所围的面积为物体在这段时间发生的位移。
  • 2.“化曲为直”法
    • 定义
      • 由于高中生数学知识的局限，学生对非线性关系的研究往往至于定性分析。如果需要定量计算，可借助图象来解决，但是两物理量的图象关系是曲线，从曲线去研究有时无法展开，这时需要通过变换坐标轴的物理意义，把曲线转化为直线，这样就容易研究两者之间的定量关系。
    • 例题
      • 在坐标轴变换中，横轴或纵轴所表示的变量与原来的物理量有一定的关系
        • 在《探究加速度与质量、力的关系》实验中，的关系图象是曲线，但的关系图象是直线
        • 《探究变力做功与速度变化的关系》实验中的关系图象是曲线，但得关系图象是直线。