理學(xué)職稱論文發(fā)表淺析物理過程分析中的要點研究

　　摘要：運用物理知識對物理過程做出正確、透徹的分析往往要比掌握物理知識更為困難。本文試圖對“物理過程分析”做一些研究，希望能給同學(xué)們一些幫助。

　　關(guān)鍵詞：物理;過程分析;概念　理工職稱論文

　　曾有同學(xué)問過筆者這樣的問題：學(xué)物理最難的是什么?筆者的回答是：學(xué)物理最困難的是對一個具體的物理過程做出準(zhǔn)確、透徹的分析。因為這除了要求你對物理知識(概念與規(guī)律)有一個正確、全面的認識外，還要求你在運用這些知識去分析物理過程時掌握一些技巧與方法。很多同學(xué)在物理學(xué)習(xí)中都有著相似的體會：教師講課能聽懂，書也能夠看明白，就是題目不會做，即使“會”做也易錯。這恰恰說明了“運用物理知識對物理過程做出正確、透徹的分析”往往要比“掌握物理知識”更為困難。本文試圖對“物理過程分析”做一點研究，希望在“把握住物理過程分析的要點”這個問題上能給同學(xué)們一點幫助。

　　一、概念的理解與過程的分析

　　因為任何物理過程都必須借助于一系列的物理概念才能描述清楚，所以在對物理過程進行分析時，首先要對描述物理過程的物理概念做出正確的理解和準(zhǔn)確的把握。

　　例1：兩個帶同種電荷的導(dǎo)體球間相互作用的靜電力( )

　　A. 一定是斥力; B.一定是引力;C. 可能是斥力，也可能是引力; D.可能為零

　　錯解：因為“兩個帶同種電荷的導(dǎo)體球間相互作用的靜電力”實際上指的就是“兩個導(dǎo)體球所帶的同種電荷間相互作用的靜電力”，而電荷間相互作用的靜電力遵從所謂“同性相斥，異性相吸”的定性規(guī)律，所以應(yīng)選A。

　　錯因分析：“同性相斥，異性相吸”的靜電作用定性規(guī)律是不容置疑的。上述分析錯誤的原因在于對“兩個帶同種電荷的導(dǎo)體球間相互作用的靜電力”這一概念的理解出現(xiàn)了偏差，對“兩個帶同種電荷的導(dǎo)體球間相互作用的靜電力”這句話的準(zhǔn)確理解應(yīng)該是指“兩個導(dǎo)體球上所有電荷間相互作用的靜電力”。出錯的原因就在于混淆了“兩個導(dǎo)體球所帶的同種電荷”和“兩個帶同種電荷的導(dǎo)體球上的所有電荷”這兩個不同的概念，前者只指向體球上的“凈電荷”，而后者除了包括前者外，還包括由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的等量異種感應(yīng)電荷。正確地理解了這兩個物理概念后，就不難給出正確的解答。

　　正解：考慮到“兩個導(dǎo)體球上所有電荷”除了包括原來所帶的同種電荷外，還包括由于靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的等量異種感應(yīng)電荷，同時考慮到兩球上的同種電荷相距較遠而異種電荷相距較近的分布特征，于是根據(jù)所謂“同性相斥，異性相吸”以及“靜電力大小與電荷間距離平方成反比”的有關(guān)規(guī)律可知，此提的正確答案應(yīng)選C、D。

　　由此例可見，由于過程必須要用概念來描述，所以準(zhǔn)確把握概念的物理意義是正確分析物理過程的先決條件。

　　二、階段的劃分與過程的分析

　　一個較為復(fù)雜的物理過程，往往是由幾個不同的階段連接而成。由于組成整個過程的各個階段具備不同的特征，遵循不同的規(guī)律，因此對這類過程的分析，一般需要首先把各個階段作出合理的劃分，以便在各個不同的階段中運用不同的規(guī)律去反映其不同的特征，從而把整個物理過程分析得清晰、透徹。

　　例2：如圖2所示，光滑水平面上的木塊被彈簧固結(jié)在墻上，在子彈沿水平方向射入木塊并隨木塊一起把彈簧壓縮至最短的整個過程中，子彈、木塊及彈簧所組成的系統(tǒng)的動量和機械能的變化情況為( )

　　A. 動量守恒，機械能守恒; B. 動量守恒，機械能不守恒;

　　C.動量不守恒，機械能守恒; D. 動量不守恒，機械能不守恒。

　　錯解：因為在子彈水平射入木塊并隨木塊一起壓縮彈簧至最短的過程中，系統(tǒng)在豎直方向上所受外力平衡，在水平方向只受到墻的彈力，但墻的彈力并未做功，所以系統(tǒng)的動量將發(fā)生變化，而系統(tǒng)的機械能則保持不變。故選C。

　　錯因分析：由于沒能把組成整個過程的、具備不同特征、遵循不同規(guī)律的階段合理地劃分開來，致使在對整個過程進行分析時很難把握準(zhǔn)整個過程到底受到哪些規(guī)律的制約，進而導(dǎo)致錯誤的判斷，其實題目所述“子彈沿水平方向射入木塊并隨木塊一起壓縮彈簧至最短”的整個物理過程，是由所謂“射入”和“壓縮”這兩個特征截然不同的階段連接而成的。正確區(qū)分和把握這兩個階段的不同特征，是求解此例的關(guān)鍵。

　　正解：將題述的整個過程劃分為“射入”和“壓縮”兩個階段，“射入階段“是指從子彈剛擊中木塊起到子彈與木塊相對靜止時止的短暫過程，在此階段中，木塊尚未來得及壓縮彈簧，故系統(tǒng)所受合外力為零，而保證了總動量不變，但由于子彈與木塊間的相互作用(相當(dāng)于完全非彈性碰撞)，系統(tǒng)的機械能減少;“壓縮階段”則是指獲得共同速度的子彈與木塊壓縮彈簧直至共同速度減為零的過程，在此階段中，由于墻的彈力的作用，系統(tǒng)的動量逐漸減為零，注意到墻的彈力不做功，故系統(tǒng)的機械能保持不變(逐漸減少的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能)。這就是說：“射入階段”系統(tǒng)的動量守恒而機械能減少;“壓縮階段”則正相反，系統(tǒng)的機械能守恒而動量減少。于是對整個過程來說，動量和機械能均將減少，故正確答案應(yīng)選D。

　　分析整個解題過程可知，要對由具備不同特征，遵循不同規(guī)律的不同階段所組成的較為復(fù)雜的物理過程作出正確的分析，首要問題是對過程作出合理的劃分。

　　三、狀態(tài)的把握與過程的分析

　　任何物理過程都是由無數(shù)個物理狀態(tài)有序地組合而成的，但對于某一個特定的物理過程來說，往往就是其中的幾個狀態(tài)(通常是所謂的臨界狀態(tài)，或者是構(gòu)成整個過程的各個階段的交界狀態(tài))最為關(guān)鍵，把握住這些關(guān)鍵狀態(tài)，對于物理過程的分析來說，是極其重要的。

　　例3：長L的輕繩一端固定于O點，另一端連一個質(zhì)量為m的小球，設(shè)繩 不可伸長且能承受足夠大的拉力。

　　⑴把繩拉直使球從圖3所示的A點靜止釋放，則小球到達最低點B時所受到的拉力為多大?

　?、迫缬剐∏蚰芾@O點在豎直平面內(nèi)作圓周運動到達最高點C，則在A點處還應(yīng)給小球多大的豎直向下的初速度?(錯解略)

　　錯因分析：造成錯解的根本原因在于未能準(zhǔn)確地把握住過程中的下列三個狀態(tài)。

　?、判∏蜃訟點靜止釋放(或豎向下拋出)沿豎直線剛運動到圖4所示的A點時的狀態(tài)。此狀態(tài)下小球剛到A點，繩剛被拉直，小球有豎直向下的速度VA;

　　⑵小球剛要離開A，點沿圓周運動時的狀態(tài)。

　　此狀態(tài)與前一狀態(tài)小球位置雖然相同，但速度卻不同，由于與繩的短暫作用，小球是以切向速度VAcos30°離開A， 點進入圓周運動的;

　?、切∏蚯『玫竭_圓軌道最高點C的狀態(tài)，此狀態(tài)下小球的速度不為零，而應(yīng)由“重力充當(dāng)向心力”來確定此狀態(tài)下的速度。

　　準(zhǔn)確把握住上述三個關(guān)鍵狀態(tài)，就不難對此例的物理過程做出正確的分析，進而獲得正確的解答。

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