高中物理解题方法和步骤

高中物理解题方法和步骤

高中物理作为一门重要的基础学科，其解题方法和步骤对于学生的学习效果有着至关重要的影响。本文将系统地介绍高中物理解题的各种方法和步骤，帮助学生更好地掌握物理知识，提高解题能力。

高一物理解题方法技巧

解答物理问题的常用方法

方法一 隔离法和整体法

1. 所谓隔离法，就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法。隔离法的两种类型：

• 对象隔离：即为寻求与某物体有关的所求量与已知量之间的关系，将某物体从系统中隔离出来。
• 过程隔离：物体往往参与几个运动过程，为求解涉及某个过程中的物理量，就必须将这个过程从全过程中隔离出来。

2. 所谓整体法，是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法，也包括两种情况：

• 整体研究物体体系：当所求的物理量不涉及系统中某个物体的力和运动时常用。
• 整体研究运动全过程：当所求的物理量只涉及运动的全过程时常用。

例题：
如下图所示，两个完全相同的球，重力大小均为G，两球与水平地面间的动摩擦因数均为μ，一根轻绳两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两绳间的夹角为α。问当F至少为多大时，两球会发生滑动？

解析：
设绳子的拉力为FT，水平面对球的支持力为FN，选其中某一个球为研究对象，发生滑动的临界条件是
FTsinα = μFN ①
又FTcosα = FN ②
再取整体为研究对象，由平衡条件得F + 2FN = 2G ③
联立①②③式得F = 2μG / tanα

方法二 等效法

等效法是物理学中一个基本的思维方法，其实质是在效果相同的条件下，将复杂的情景或过程变换为简单的情景或过程。

1. 力的等效：合力与分力具有等效性，将物体所受的多个恒力等效为一个力，就把复杂的物理模型转化为相对简单的物理模型，大大降低解题难度。
2. 运动的等效：由于合运动和分运动具有等效性，所以平抛运动可看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。“小船过河”中小船的运动可以看作是沿水流的方向的匀速直线运动和垂直于河岸方向的匀速直线运动的合运动。在计算大小不变方向变化的阻力做功时，如空气阻力做功的时候，可以应用公式Ｗ＝ｆＳ，只是式中的Ｓ是路程而不是位移，不管物体的运动方向如何变，均可等效为恒力ｆ作用下的单向直线运动。
3. 物理过程的等效：若一个研究对象从同一初始状态出发，分别经过两个不同过程而最后得到的结束状态相同，这两个过程是等效的。
4. 模型的等效：等效就是相互替代的效果相同。利用等效法，不仅可以使非理想模型变为理想模型，使复杂问题变成简单问题，而且可以使感性认识上升到理性认识，使一般理性认识升华到更深层次。在解题过程中，我们应用最多的、最典型的物理模型并不是很多，如碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等等。
5. 实验原理的等效：在高中物理力学实验中，几乎可以说离开了等效的思想将“寸步难行”。

例题1：
如图所示，一半径为R的光滑圆弧槽∠POM<50，P为圆弧槽的最低点，且OP在竖直方向上，以小球B从N点由静止开始释放，另一小球A同时从O点由静止开始释放，问哪个球先到达P点。

解析：
A球的运动过程很明显自由落体运动，根据自由落体运动的公式R=gt2/2，得tA=√(2R/g)。但是B球做的是什么样的运动，满足什么规律，这好像很难回答。然而通过对运动过程中B小球的受力情况分析发现，B球的运动模型完全可以等效为摆长为R的单摆模型。如此本题B从N点运动至P点，经历四分之一周期。根据单摆的周期公式T=2π√(L/g)，可得tB=T/4=π√(R/g)/2，所以tA<tB，故A球先到达P点。

例题2：
如图所示，两个底面积都是S的圆桶放在同一水平面上，桶内装水，水面高度分别h1和h2，已知水的密度为ρ，现把连接两桶的阀门K打开，直至两桶水面高度相等，这一过程中，水的重力势能如何变化？变化多少？水的动能如何变化？变化多少（不计阻力）

解析：
本题中阀门K打开后，左桶中的水逐渐流向右桶，直至两桶水面高度相等。这一过程中我们无需详求其中的细节。如果观察开始的状态和结束的状态（如图）。整个过程可等效为左桶中(h1+h2)/2高度以上的部分即阴影部分移动到右桶中阴影部分。

这一部分水的质量m=ρS(h1+h2)/2；重心下降高度h=(h1-h2) /2；

所以在不计阻力的情况下，水的重力势能减小，减小了ρgS(h12-h22)/4。水的动能增加，增加了ρgS(h12-h22)/4。

方法三 极值法

描述某一过程的物理量在变化过程中，由于受到物理规律或条件的制约，其取值往往只能在一定范围内才能符合物理问题的实际，而在这一范围内该物理量可能有最大值、最小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值。

极值问题求解方法有以下几种：

1. 算术——几何平均数法，即

• (1)如果两变数之和为一定值，则当这两个数相等时，它们的乘积取极大值。
• (2)如果两变数的积为一定值，则当这两个数相等时，它们的和取极小值。

2. 判别式法，即方程ax²+bx+c＝0有实根时，Δ＝b²-4ac≥0。
3. 二次函数法，即y＝ax²+bx+c，若a>0，则当x＝-b/2a时，有ymin＝(4ac-b²)/(4a)；若a<0，则当x＝-b/2a时，有ymax＝(4ac-b²)/(4a)。
4. 三角函数法，如y＝asinα＋bcosα的最大值为√(a²+b²)。

例题：
如下图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道，B点为水平面与轨道的切点，在离B处距离为x的A点，用水平恒力F(大小未知)将质量为m的小球从静止开始推到B处后撤去恒力，小球沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点。求：
(1)推力F对小球所做的功；
(2)x取何值时，完成上述运动推力所做的功最少？最少的功为多少？
(3)x取何值时，完成上述运动推力最小？最小推力为多少？

解析：
(1)小球从半圆形轨道的最高点C处做平抛运动又回到A点，设小球在C点的速度为vC，小球从C点运动到A点所用的时间为t
在水平方向：x＝vCt ①
在竖直方向：2R＝gt²/2 ②
联立①②式得vC²=2gR
对小球从A点到C点，由动能定理有：WF－mg·2R＝mvC²/2 ④
解得：WF=mgR+mvC²/2
(2)要使力F做功最少，确定x的取值，由WF＝mgR+mvC²/2知，只要小球在C点速度最小，则WF就最小。若小球恰好能通过C点，设其在C点的速度最小为vC
由牛顿第二定律有：mg＝mvC²/R
则vC²=Rg
由③⑥有：R²g=Rg
解得：x＝2R
即当x＝2R时，WF最小，最小的功为WF=5/2mgR
(3)由⑤式WF＝mgR+mvC²/2
16Rx
及WF＝Fx 得：F＝mg)⑨
8R8xR
16Rx
＝x＝4R⑩
由⑨⑩解得最小推力为：F
＝mg. F有最小值的条件是：xR

方法四 极限思维法

极限思维方法是一种比较直观、简捷的科学方法。在物理学的研究中，常用它来解决某些不能直接验证的实验和规律，例如伽利略在研究从斜面上滚下的小球运动时，将第二个斜面外推到极限——水平面；在物理习题中，有些题涉及的物理过程往往比较复杂，而这个较为复杂的物理过程又隶属于一个更大范围的物理全过程，需把这个复杂的物理全过程分解成几个小过程，而这些小过程的变化是单一的，那么，采用极限思维方法选取全过程的两个端点及中间的奇变点来进行分析，其结果包含了所要讨论的物理过程，从而使求解过程简单、直观。

例题：
如下图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一个质量为m的平盘，盘中有一质量为m的物体，当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了l0。今向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度之内，则刚松手时盘对物体的支持力等于( )

A．(1+Δl/l)mg
B．(1+Δl/l)(m+m0)g
C.mg
D.(m+m0)g

解析：
假设题给条件中Δl＝0，其意义是没有将盘往下拉，则松手放开，弹簧的长度不会变化，盘仍静止，盘对物体的支持力大小应为mg。
将Δl＝0代入四个备选答案中，只有答案A能得到mg，可见只有答案A正确，故本题应选A。

方法五 图象法

运用图象解答物理问题的步骤

1. 看清纵横坐标分别表示的物理量；
2. 看图象本身，识别两物理量的变化趋势，从而分析具体的物理过程；
3. 看两相关量的变化范围及给出的相关条件，明确图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴围成的“面积”的物理意义。

例题：
(2012全国新课标).如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 （ ）。

A.N1始终减小，N2始终增大
B.N1始终减小，N2始终减小
C.N1先增大后减小，N2始终减小
D.N1先增大后减小，N2先减小后增大

高中物理解题步骤

尝试：高中物理通用解题步骤（思路/方法）

1. 确定题型考查的主干内容
   需要实战中积累各个题型的形状特点（即需要一些经验）

2. 确定研究对象（单个物体或系统）

3. 进行分析（最难步骤，也是物理味道最浓的步骤）
   受力分析，运动过程分析(做功分析），初末状态分析三种其中的一种或多种
   对于运动学问题多采用前两种结合，对于“守恒”问题通常只采用第三种

4. 根据公式，列出方程（组）
   所谓“根据公式列出方程”其实就是仿照公式的形式写方程，有的问题方程很长可采用填表格的办法

5. 如未知数数量等于方程数量，解方程（组）即可

6. 如未知数数量大于方程数量
   回到2看是否还有其他研究对象，有则重复2-4
   如没有研究对象，则利用其他知识寻找“辅助方程”（最经典的辅助方程就是滑动摩擦力公式，辅助方程通常是简单的物理量间关系）
   直到满足5的条件为止

高中物理程序化模块式串糖葫芦解题方法：受力分析总论

今天谈一下受力分析的总论，为什么说要谈受力分析的“总论”呢？因为受力分析本身是一个内容非常丰富的事情。如果我说，今天谈谈受力分析，那这个题目就太大了。所以谈谈总论。

1)受力分析应分如下三个步骤（或者如下三个层次），
@力的有无
@力的方向
@力的大小

2)以上三个步骤对应每一种性质的力都有自己独到的判断根据和方式。也就是说，以后我继续具体谈受力分析的话就应该是如下这样的结构。

@力的有无
1重力有无的判断
2弹力有无的判断
3静摩擦力有无的判断
4动摩擦力有无的判断

@力的方向
1重力方向的判断
2弹力方向的判断

@力的大小
1重力大小的计算
2弹力大小的计算

3)虽然上述各点都需要按照不同性质的力分别叙述。但是从整体上看，我们首先
@应该找出所有的和你的研究对象有联系的物体。这样可以保证不漏掉任何可能存在的力
@怎么叫联系？
1和它（你的研究对象）接触的所有物体
2地球（重力），万有引力，电场，磁场???
3这个我暂时说不特别清楚，希望大家帮我完善这块，穷尽所有可能与研究对象有联系的物体

4)当找出了所有可能的力以后，我们就可以往下排除了，这里我们大概可以按照如下步骤来排除虽然有联系但是没有的力（比如虽然接触但很可能没有摩擦力）
@没有重力的几种情况
1这几乎就是一句废话啦：）绝大多数情况是要考虑重力的，不过在有些题目中确实会说明“某物体质量忽略不计”的。这种情况电磁学问题中较为常见（如“带电油滴”之类），力学问题中也不是绝对没有（我见过一些“小环”没有重力，还有杨立伟、费俊龙、聂海胜等同学也不受重力，嘿嘿。我们只要擦亮眼睛看题目，100%的同学应该不会在重力有无的判断上栽跟头。

@没有弹力的几种情况
1从这里开始要画图了，可是我真的没有时间奉上图形，所以只能这学期结束后再继续了，嘿嘿，好像说评书的卖关子，不过真的是没有办法，希望大家能够在我这几个月忙时帮助我完善我的这个系列。
2此处未完待续

@但是无论如何，在我们的受力分析中绝对不能够出现向心力，因为没有任何一个物体会受到向心力。向心力不是物体真实受到的力。

物理规范解题的要求

一、要明确研究对象，如：以***为研究对象。有的题目涉及的物体比较多，这时明确研究对象是很重要的，必须针对不同的问题灵活选取研究对象。

二、作必要的示意图或函数图象要规范

三、要说明研究对象所经历的物理过程。不同的物理过程所对应的函数关系式就不同，对不同的过程必须一一说明。

四、列方程式要规范。

首先，列方程所依据的物理规律、定理、公式一定要加以文字说明，如：由***定理得。

其次，列方程的字母要规范，题设中没有说明的字母在应用时必须加以说明，如：设物体A的速度为v等。

最后，所列方程必须是用题设中字母表示的原始式子，而不是变形式或带入数据之后的式子，如：不要直接用R=mv/qB,而应先写出qvB=mv2/R