高中物理解题方法专题指导
方法专题二:等效法解题
一.方法介绍等效法是科学研究中常用的思维方法之一,它是从事物的等同效果这一基本点出发的,它可以把复杂的物理现象、物理过程转化为较为简单的物理现象、物理过程来进行研究和处理,其目的是通过转换思维活动的作用对象来降低思维活动的难度,它也是物理学研究的一种重要方法.用等效法研究问题时,并非指事物的各个方面效果都相同,而是强调某一方面的效果.因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效.在中学物理中,我们通常可以把所遇到的等效分为:物理量等效、物理过程等效、物理模型等效等.二.典例分析1.物理量等效在高中物理中,小到等效劲度系数、合力与分力、合速度与分速度、总电阻与分电阻等;大到等效势能、等效场、矢量的合成与分解等,都涉及到物理量的等效.如果能将物理量等效观点应用到具体问题中去,可以使我们对物理问题的分析和解答变得更为简捷.例l.如图所示,ABCD为表示竖立放在场强为E104Vm的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点,而且ABR02m把一质量m100g、带电q104C的小球,放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动。(g10ms2)求:(1)它到达C点时的速度是多大?(2)它到达C点时对轨道压力是多大?(3)小球所能获得的最大动能是多少?2.物理过程等效对于有些复杂的物理过程,我们可以用一种或几种简单的物理过程来替代,这样能够简化、转换、分解复杂问题,能够更加明确研究对象的物理本质,以利于问题的顺利解决.高中物理中我们经常遇到此类问题,如运动学中的逆向思维、电荷在电场和磁场中的匀速圆周运动、平均值和有效值等.例2.如图所示,在竖直平面内,放置一个半径R很大的圆形光滑轨道,0为其最低点.在0点附近P处放一质量为m的滑块,求由静止开始滑至0点时所需的最短时间.
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例3.矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有阻值为R的电阻,其余部分电阻均不计.导线框的位置如图所示,线框内的磁场方向及分布情况如图,大小为yxABB0cos.一电阻为R的光滑导体棒AB与短边平行且与长边始终接触良2l好.起初导体棒处于x0处,从t0时刻起,导体棒AB在沿x方向的外力F的FRR作用下做速度为v的匀速运动试求:v(1)导体棒AB从x0运动到x2lr