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[!--downpath--]物理解題技巧
解題之同一法
互逆的兩個命題未必等效.并且,當一個命題條件和推論都惟一存在,它們所指的概念是同一概念時,這個命題和它的逆命題等效.這個道理一般稱為同一原理.
對于符合同一原理的命題,當直接證明有困難時,可以改證和它等效的逆命題,只要它的逆命題正確,這個命題就組建.這些證明方式稱作同一法.
同一法常用于證明符合同一原理的幾何命題.應用同一法解題,通常包括下邊幾個步驟:
第一步:做出符合命題推論的圖形.
第二步:證明所畫圖形符合已知條件.
第三步:按照惟一性,確定所作的圖形與已知圖形重合.
第四步:斷言原命題的真實性.
解題之物理模型法
例(哥尼斯堡七橋問題)18世紀東普魯士哥尼斯堡有條普萊格河,這條河有兩個河流,在城中心匯合后流入波羅的海.市內辦有七座各具特色的二橋,聯接島區和兩岸.每到夜晚或節假日,許多市民來這兒遛彎,觀賞美麗的風光.年長日久,有人提出這樣的問題:能夠從某市出發,經過每一座橋一次且僅一次,之后返回出發地?
物理模型法,是指把所考察的實際問題,進行物理具象,構造相應的物理模型,通過對數學模型的研究,使實際問題得以解決的一種物理方式.
借助物理模型法解答實際問題(包括物理應用題),通常要做好三方面的工作:
(1)建模.
按照實際問題的特征,構建恰當的物理模型.從總體上說,建模的基本手段,是物理具象方式.建模的具體過程,大體包括以下幾個步驟:
1、考察實際問題的基本情形.剖析問題所及的量的關系,弄清什么是常量,什么是變量,什么是已知量,什么是未知量;了解其對象與關系結構的本質屬性,確定問題所及的具體系統.
2、分析系統的矛盾關系.從實際問題的特定關系和具體要求出發,按照有關學科理論,捉住主要矛盾,考察主要誘因和量的關系.
3、進行物理具象.對事物對象及諸對象間的關系進行具象,并用有關的物理概念、符號和表達式去描畫事物對象及其關系.假如現有的物理工具不夠用,可以按照實際情況,完善新的物理概念和物理方式去表現物理模型.
(2)推理、演算.
在所得到的物理模型上,進行邏輯推理或物理演算,求出相應的物理結果.
(3)評價、解釋.
對求得的物理結果進行深入討論,做出評價和解釋,返回到原先的實際問題中去,產生最終的解答.
例1:把一根半徑為的圓木,加工成橫截面為圓形的木柱,問何鋸法可使廢棄的木料最少?
例2:有一隧洞處于交通擁擠、事故高發地段,為了保證安全,交通部門規定,隧洞內的車距d反比于時速v(千米/時)的平方與車身長(米)的積,且車距不得大于半個車身長.假設車身長為l(米),當時速為60(千米/時)時,車距為1.44個車身長,在交通忙碌時極化恒等式的幾何意義,應規定臬的車速成,可使隧洞的車流量最大?
例3、(1998年保送生綜合試卷)漁場中魚群的最大種植為m噸.為保證魚群生長空間,實際種植量不能達到最大種植量,必須留出適當的空閑量.已知魚群的年下降量y噸和實際種植量x噸與空閑的乘積成反比,比列系數為K(K>0),寫出y關于x的函數關系式,并強調這個函數的定義域.求魚群年下降量的最大值.
解題之數形結合法
數形結合,是研究物理的一個基本觀點,對于溝通代數、三角與幾何的內在聯系,具有重要的指導意義.理解并把握數形結合法,有助于提高人們的物理素質,增強剖析問題和解決問題的能力.
數和形這兩個基本概念,是物理的兩塊基石.物理就是圍繞這兩個概念發展上去的.在物理發展的進程中,數和形經常結合在一起,在內容上相互聯系,在技巧上相互滲透,在一定條件下可以相互轉化.
數形結合的基本思想,是在研究問題的過程中,注意把數和形結合上去考察,掂量問題的具體情形,把圖形性質的問題轉化為數目關系的問題,或則把數目關系的問題轉化為圖形性質的問題,使復雜問題簡單化,具象問題具體化,化難為易,獲得簡便易行的成功方案.
學校語文中,數形結合法包含兩個方面的內容:一是運用代數、三角知識,通過對數目關系的討論,去處理幾何圖形問題;二是運用幾何知識,通過對圖形性質的研究,去解決數目關系的問題.就具體方式而論,后者常用的技巧有解析法、三角法、復數法、向量法等;前者常用的方式主要是圖解法.
解題之判斷式法
實系數一元二次方程
ax2+bx+c=0(a≠0)①
的判斷式△=b2-4ac具有以下性質:
>0,當且僅當多項式①有兩個不相等的實數根;
△=0,當且僅當多項式①有兩個相等的實數根;
對于二次函數
y=ax2+bx+c(a≠0)②
它的判斷式△=b2-4ac具有以下性質:
>0,當且僅當拋物線②與x軸有兩個公共點;
△=0,當且僅當拋物線②與x軸有一個公共點;
借助判斷式是高中語文的一種重要方式,在探索個別實變數之間的關系,研究多項式的`根和函數的性質,證明不方程,以及研究圓柱曲線與直線的關系等方面,都有著廣泛的應用.
在具體運用判斷式時,①②中的系數都可以是富含參數的代數式.
解題之換元法
“換元”的思想和技巧,在物理中有著廣泛的應用,靈活運用換元法解題,有助于數目關系明朗化,變繁為簡,化難為易,給出簡便、巧妙的解答.
在解題過程中,把題中某一多項式如f(x),作為新的變量y或則把題中某一變量如x,用新變量t的多項式如g(t)替換,即通過令f(x)=y或x=g(t)進行變量代換,得到結構簡單易于求解的新解題技巧,一般稱為換元法或變量代換法.
用換元法解題,關鍵在于按照問題的結構特點,選擇能以簡馭繁,化難為易的代換f(x)=y或x=g(t).就換元的具體方式而論,是多種多樣的,常用的有有理式代換,根式代換,指數式代換,對數式代換,三角式代換,反三角式代換,復變量代換等,宜在解題實踐中不斷總結經驗,把握有關的方法.
比如,用于求解代數問題的三角代換,在具體設計時,宜依循以下原則:(1)全面考慮三角函數的定義域、值域和有關的公式、性質;(2)力求降低變量的個數,使問題結構簡單化;(3)以便利用已知三角公式,構建變量間的內在聯系.只有全面考慮以上原則,能夠牟取恰當的三角代換.
換元法是一種重要的物理方式,在方程的因式分解,代數式的通分估算,恒方程、條件方程或不方程的證明,多項式、方程組、不方程、不方程組或混和組的求解,函數表達式、定義域、值域或最值的推求,以及解析幾何中的座標替換,普通多項式與參數多項式、極座標多項式的互化等問題中,都有著廣泛的應用.
解題之剖析法與綜合法
剖析法和綜合法始于剖析和綜合,是思維方向相反的兩種思索方式,在解題過程中具有非常重要的作用.
在物理中,又把剖析看作從結果溯源到形成這一結果的緣由的一種思維方式,而綜合被看成是從緣由推論到由緣由形成的結果的另一種思維方式.一般把后者稱為剖析法,前者稱為綜合法.
具體的說,剖析法是從題目的等證推論或需求問題出發,一步一步的探求下去,最后達到題設的已知條件;綜合法則是從題目的已知條件出發,經過逐漸的邏輯推理,最后達到待證的推論或需求問題.
解題之分類法
分類法是物理中的一種基本技巧,對于提升解題能力,發展思維的周密性,具有非常重要的意義.
不少數學問題,在解題過程中,往往須要利用邏輯中的分類規則極化恒等式的幾何意義,把題設條件所確定的集合,分成若干個以便討論的非空真子集,之后在各個非空真子集內進行求解,直至獲得圓滿的結果.這些把邏輯分類思想移植到物理中來,用以指導解題的方式,一般稱為分類或分域法.
用分類法解題,大體包含以下幾個步驟:
第一步:按照題設條件,明晰分類的對象,確定須要分類的集合A;
第二步:尋求恰當的分類依據,根據分類的規則,把集合A分為若干個易于求解的非空真子集A1,A2,…An;
第三步:在子集A1,A2,…An內逐類討論;
第四步:綜合子集內的解答,歸納推論.
以上四個步驟是相互聯系的,尋求分類的依據,是其中的一項關鍵性的工作.從總體上說,分類的主要根據有:分類表述的定義、定理、公式、法則,具有分類討論位置關系的幾何圖形,題目中富含個別特殊的或蘊涵的分類討論條件等.在實際解題時,僅憑這種還不夠,還須要有較強的分類意識,須要思維的靈活性和周密性,非常要擅于開掘題中蘊藏的分類條件.例1:求多項式的實數解,其中a為左值數.
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