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用创造性思维解物理题

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随着时代的发展,科技的进步,越来越多的新材料、新科技、新情景都融入到了物理习题中,这时候再用习惯的思维、老的方法解题,就会感到难以入手、难以应付. 此时就需要我们应用创造性思维来解决问题,现结合例题介绍创造性思维在物理解题中的应用.

一、克服思维定势

要灵活应用所学到的各种知识,包括日常生活中所用到的常识来解决问题,尽量克服原来习惯的束缚.

例1 如右图所示,物体M用两根长度相等且不可伸长的线系在竖直杆上,它们随竖直杆转动,当转动角度ω变化时,各力的变化情况是()

A. 只有超过某一数值时,线AM的张力才出现

B. 线BM的张力随ω的增大而增大

C. 不论如何变化,BM的张力总大于AM的张力

D. 当增大到某个值时,总会出现AM的张力大于BM的张力

解析 本题大部分同学根据对物体的受力分析用向心力公式求解. 我们不妨想一下,如果我们自己让小球转动,当小球转速很慢时,AM应是松弛的,随着转速的增加,M飞得越来越高,A、M之间有张力出现且张力越来越大,同时BM上的张力也随着M飞得越来越高而逐渐增大,所以A、B正确. 在竖直方向上,BM的分力应与M的重力及AM的分力之和互相平衡,故BM的张力总大于AM的张力,即C正确.

二、敢于求异变通

在解题时有目的地沿着不同方向去思考问题,多模式、多思路地进行发散思维训练,敢于“求异”,有利于发展自己的聪明才智.

例2 一辆汽车由A站出发,前5 min做匀加速直线运动,紧接着做匀减速直线运动,3 min后停在C站,已知A、C两站间相距2.4 km. 求汽车在这段路程上运动的最大速度值.

解析 大多数学生在求解时都是按照这类题的常规解法(公式法)解,步骤较多较繁,而且整个过程中何时速度最大,并不能立即判断出来. 如果用图象法解,则解题过程直观简明,步骤简捷.

画出v-t图象,由v-t图象的物理意义知,图线与坐标轴所围面积在数值上等于汽车运动的总位移. 根据三角形面积公式易得:s=(vm×t)/2,则

vm=0.6 km/min=36 km/h.

三、善于逆向思维

例3 做匀减速直线运动的物体,经4 s后停止,若在第1 s内的位移是14 m,则最后1 s的位移与4 s内的位移各是多少?

解析 题中所述运动是匀变速直线运动,故可画出物理情景图,用解决匀减速直线运动问题的一般方法求解,但方程求解较困难. 因为初速度为零的匀加速直线运动是最简单的匀变速运动,故遇到做匀减速直线运动的物体到停止的情况,可以用逆向思维的方法,用反方向的匀加速直线运动的方法处理.

将时间反演,则上述运动就变为初速度为零的匀加速直线运动,则

at24- at23=x4. 解得 a=4 m/s2.

所求的最后1 s内的位移x1= at21=2 m.

4 s内的位移x4= at24=32 m.

四、要会一题多解

一题多解就是一个物理问题用多种方法求解. 要学会从不同的方向、不同的角度去思考问题,通过一题多解,达到触类旁通、举一反三的效果,从而优化解题过程,提高解题效率.

例4 已知从同一地点用相同的速度先后竖直向上抛出A、B两个小球,B比A晚抛出2 s,若抛出时速度均为50 m/s,问B在抛出后多长时间与A在空中相遇. (g取10 m/s2)

解析 令所求时间为t.

方法一:A、B在空中相遇,即A、B的位移相等,则

v0(t+2)- g(t+2)2=v0 t- gt2.

解得t=4 s.

方法二:由于初速度相同,由竖直上抛的对称性知:相遇时两者速度大小相等,方向相反.

vB=-vA,即v0-gt=-[v0-g(t+2)].

解得t=4 s.

方法三:由竖直上抛的性质知: A比B多用的2 s是A上升过程最后的 1 s和下落过程的第1 s,所以相遇时速度大小

vt=gt=10×1 m/s=10 m/s.

所以t=(vt-v0)/g=(50-10)/10 s=4 s.

方法四:由于A、B初速度相同,A、B相遇前的运动过程,刚好可以组成A的一个全运动过程,则有

t+t+2=2×v0/g.

解得 t=4 s.

五、经常一题多变

一题多变是指在一道习题的基础上,结合实际,不断变换习题条件,由浅入深,逐步深化. 它既可以巩固已有知识,又可以发展智力,培养分析问题的能力.

例5 如图所示,一束β粒子自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转,则电场的方向向 ,进入电场后,β粒子的动能 (填“增加”“减少”或“不变”).

变式题 如图所示,一束β粒子自下而上进入一垂直纸面的匀强磁场后发生偏转,则磁场的方向 ,进入磁场后, β粒子的动能(填“增加”“减少”或“不变”).

同学们通过这种物理情景类似的变式练习,不仅可以加深对电场力、磁场力做功特点的理解,而且创新意识会大大增强,解题能力会大大提高.