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物理热学的快速解题法[物理解题中转换法的应用]

更新时间:2023-10-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

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技巧。这些方式能充分展示解题人的想像设计能力和创造性思维品质,充分彰显解题人剖析问题的能力,同时达到巧解,从而实现速解之目的。xsX物理好资源网(原物理ok网)

一、转换研究对象xsX物理好资源网(原物理ok网)

选择研究对象的通常方式是求哪些量就以哪些量为核心,选定与此量有直接关系的物体或系统为研究对象,但有些问题这样思索下去困难重重,有时会出现“山重水复”的窘境。假如活用转换法,将研究对象转换,问题才会出现“柳暗花明”的结果。xsX物理好资源网(原物理ok网)

例1,站在车辆上的人用手伞车的力为F,脚对车向后的磨擦力为f,下述说法正确的是:xsX物理好资源网(原物理ok网)

A.当车匀速运动时,F和f对车做功的代数和为零xsX物理好资源网(原物理ok网)

B.当车加速运动时,F和f对车做功的代数和为负功xsX物理好资源网(原物理ok网)

C.当车减速运动时,F和f对车做功的代数和为正功xsX物理好资源网(原物理ok网)

D.不管车做何种运动,F和f的总功和总功率都为零xsX物理好资源网(原物理ok网)

解析不少中学生在做此题时,觉得研究对象很似乎应选车辆,由于四个选项中都涉及到F和f对车辆做功问题。但很快走进死西街,缘由是车辆在水平方向共受四个力:牵引力、地面对它的磨擦力、人对它的磨擦力f和人对它的推力F,因前两个力比较不出大小,故也难以比较出后二者大小,因此也就难以比较二力的功。若转换一下研究对象,则会变难为易。对人进行受力剖析,人在水平方向只受两个力:车对人向后的斥力F′,车对人往前的磨擦力f′,这两个力恰巧是F、f的反斥力。按照人和车辆的运动状态,即可确定出F、f的大小:当车匀速运动,人也匀速,F′=f′,F=f,又因两者的位移相等,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′磁力矩方向,F<f,故f做的负功小于F做的正功,选项B正确;同理可得选项C正确。xsX物理好资源网(原物理ok网)

例2,电瓶的电阻可以忽视不计,电流表和可变内阻器R串连接成通路,假如可变内阻器R的值减为原先的1/3时,电流表的读数由U0降低到2U0,则下述说法中正确的是:xsX物理好资源网(原物理ok网)

磁力矩方向和磁矩方向_磁力矩方向_如何判断磁力矩方向xsX物理好资源网(原物理ok网)

A.流过可变内阻器R的电压减小为原先的2倍xsX物理好资源网(原物理ok网)

B.可变内阻器R消耗的电功率降低为原先的4倍xsX物理好资源网(原物理ok网)

C.可变内阻器两端的电流减少为原先的2/3xsX物理好资源网(原物理ok网)

D.若可变内阻器R的电阻降低到零,这么电流表的示数变为4U0xsX物理好资源网(原物理ok网)

解析在做该题时,大多数中学生觉得研究对象应选可变内阻器,由于四个选项中都问的是有关R的问题;但R的阻值、电压、电流均变,判定不出各量的定量变化,进而踏入思维的误区。若灵活地转换研究对象,会出现“柳暗花明”的意境;剖析电流表,其阻值为定值,当它的读数由U0降低到2U0时,通过它的电压一定变为原先的2倍,而R与电流表串联,故选项A正确。再借助P=I2R和U=IR,R消耗的功率P′=(2I)2R/3=4P/3;R后来两端的电流U=2IR/3,不难看出C对B错。又因电瓶电阻不计,R与电流表的电流之和为U总,当R减少到零时,电流表的示数也为总电流U总;很轻松地列举U总=IR+U0=2IR/3+2U0,解得U总=4U0,故D也对。xsX物理好资源网(原物理ok网)

二、转换空间角度xsX物理好资源网(原物理ok网)

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、化正视图为俯瞰图等处理数学问题的技巧。灵活地进行这种转换,可以有效地提升解题质量和效率。xsX物理好资源网(原物理ok网)

例3,通电长导线中电流为I0,周长为2L的正圆形载流线圈abcd中的电压为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。当线圈处于所示的位置时,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处的磁感硬度为B1,在cd处的磁感硬度为B2,则载流线圈处于此位置遭到的磁扭矩的大小为多少?xsX物理好资源网(原物理ok网)

解析本题要求磁扭矩,关键是求安培力和找力臂。若在原图上找力臂,很难画出,假若将原空间图转换为远眺的平面图,求解就易如反掌。ad、bc边所受的磁场力和转轴OO′平行,其转矩为零。ab、cd边受力的方向如图所示,大小分别为Fab=B1I·2L,Fcd=B2I·2L,Fab,Fcd对转轴OO′的力臂分别为L和22L,则两力对转轴的扭矩为M=M1+M2=F1L+F222L=+2IL2=IL2(2B1+2B2),答案IL2=(2B1+2B2)。xsX物理好资源网(原物理ok网)

三、转换化学规律xsX物理好资源网(原物理ok网)

如何判断磁力矩方向_磁力矩方向和磁矩方向_磁力矩方向xsX物理好资源网(原物理ok网)

转换规律是指灵活地选择数学规律,用熟知的规律解决看似超出教学大纲的题目,因而达到了困局易做的目的。xsX物理好资源网(原物理ok网)

例4,一直径为r、沿着半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,在圆环边沿的槽内磁力矩方向,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硬度为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率ωm.xsX物理好资源网(原物理ok网)

解析本题的常规解法为:依照扭力平衡条件,列举圆环匀速转动时的扭矩平衡多项式,因而求出最大角速率。此种方式除了繁杂,并且超出了现行的教学大纲范围,因而是不可取的。若换用能量守恒定理,可速解此题。具体步骤如下:xsX物理好资源网(原物理ok网)

对系统应用能量守恒定理,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,①xsX物理好资源网(原物理ok网)

当ω最大时,v最大,vm=ωmr,xsX物理好资源网(原物理ok网)

PG=mgωmr,②xsX物理好资源网(原物理ok网)

P电=ξ2/R.③xsX物理好资源网(原物理ok网)

按照法拉第电磁感应定理得ξ2=Bωmr2/2④xsX物理好资源网(原物理ok网)

电路的阻值R=2ρr/S+πrρ/2S⑤xsX物理好资源网(原物理ok网)

由①、②、③、④、⑤方程联立可解得圆环转动的最大角速率ωm=2mgρ(π+4)/B2r2S.xsX物理好资源网(原物理ok网)

综上所述不难发觉,灵活地转换化学模型是一种重要的化学思想方式。学会这些技巧,都会使我们在解决数学问题时显得从容自如,巧解速解数学问题,因而提升学习的效率。xsX物理好资源网(原物理ok网)

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