高中物理學習不僅僅是背公式定義、學習解題步驟、思考思維方法。 高中階段常用的物理思維方法分為十一類,即整體與孤立、分割與累加、類比、降維、等價、極限、對稱、圖表與圖像、守恒、猜想與假設、數學物理方法。
本文是高中物理方法系列中的第一篇。 后續內容將持續更新。 多關注易物理老師。 十一種功法的使用技巧,全是你的!
整體法和孤立法是高中物理中兩種典型的科學方法,應用于力學和電學中。 然而,學生們常常表示對其了解甚少,使用起來很混亂。 今天物理君就從考察維度、適用場合、使用技巧等方面來談談高中物理的“整合與隔離”方法。
(易物理的匠心之作,先喜歡再別丟了~)
在高中,整體性和孤立性是從兩個維度進行檢驗的。
首先是研究對象的選擇,即當一個物理問題涉及多個研究對象時,研究對象應該是單個物理還是整個系統? 如何在特定主題中識別和組合它們?
二是運動過程的選擇,即當一個物理問題涉及多個過程時,是選擇其中一個具體過程進行研究過程,還是將多個過程當成一個過程來解決,以及如何選擇具體問題。
接下來我們就來一一介紹。
1. 多個對象的集成與隔離
對于多個對象的整體性和孤立性高中物理大王,我們首先需要區分兩個概念——系統的內力和外力。
外力:指系統外部的物體對系統施加的力。 一般是重力、外界提供的拉力、外部接觸面提供的彈力和摩擦力、外部電場提供的電場力等;
內力:指系統內部的相互作用力和各物體之間的力。 一般是連接產生的彈力、摩擦力、多個帶電體之間的庫侖力等。
當內力和外力區分清楚后,我們就可以用一個簡單的問題來比較兩種分析方法的優缺點。
以這個問題為例:
如圖所示,物體A和B在外力作用下均靜止。 分析作用在他們身上的力量。
下面使用隔離法和整體法進行應力分析:
如果從力的數量來看,很明顯整體方法力的數量少,而且清晰; 隔離方法受力量大,比較復雜。
從分析內力的角度來看,你會發現隔振法可以完整地分析兩個物體之間的彈力和摩擦力。 整體法無法分析,因為整體法會抵消內力。
所以我們很容易得出結論:
在分析內力的大小和方向時,只能采用隔振法。
對于解決外力,整體法和隔離法都可以完成,但更推薦整體法。
“多對象積分法與隔離法”的優缺點及適用性
當然,上述問題只涉及兩個物體最簡單的平衡狀態。 當物體所受的力不平衡時,“整體與孤立”的分析方法仍然適用。
注:在易物理體系中,在多個物體處于非平衡態的情況下,我們也有兩大解決問題的絕招,內力公式和高階內力公式。 (問我好用嗎?據說隔壁小孩都哭了~)
2、多進程的集成與隔離
關于多進程的集成和隔離,我們更關注多進程中的守恒量以及大家解題時選擇的公式。
如果用牛頓第二定律來解決問題,每個過程的受力條件都會改變,每個過程也必須分開。
如果選擇機械能守恒來解決問題,如果每個過程都滿足機械能守恒條件,則可以考慮將所有過程視為一個過程,只比較開始和結束來解決問題。
以這個問題為例
如圖所示,傾斜軌道AB和半圓軌道BC都是光滑的。 球從A點靜落,傾斜軌道的垂直高度h=6m,圓形軌道的半徑r=2m。 B點沒有能量損失,則可求出小球在C點的速度。
采用隔離法和整體法求解如下:
如上分析所示,兩個過程都滿足機械能守恒,因此可以采用整體法和公式求出小球在C點的速度。如果采用隔離法,則需要分析兩個過程并且可以用兩個公式來計算。
但如果問題是解決連接點B的速度,發現只能采用隔離的方法。
“多進程集成與隔離”優缺點及適用場景
一般來說,整體法是在確定研究對象或過程時,將多個對象視為一個整體或將多個過程視為一個整體過程的方法; 孤立法是將單個對象作為研究對象或僅研究一個孤立的過程。 方法。
因此,在解決問題方面,整體法不需要詳細的分析和研究,更簡單、更巧妙,但對于初學者來說很難理解; 隔離方法逐個過程、逐個對象地研究。 解決起來比較復雜,但對于初學者來說更容易理解。
同學們一定要熟練掌握以上兩張表中的適用情況,詳細分析具體問題,不斷加深對這種思維方法的理解,力爭盡快靈活運用~
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