物理计算题的步骤,我太明白,老师说,总对总,分对分是什么意思,
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解决时间 2021-04-05 10:06
- 提问者网友:書生途
- 2021-04-04 14:08
物理计算题的步骤,我太明白,老师说,总对总,分对分是什么意思,
最佳答案
- 五星知识达人网友:猎心人
- 2021-04-04 15:45
你老师说的是把数据代入公式时的吧,他的意思是各物理量要对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应对应,如求的是总电阻,就得用总电压除以总电流。如果求的是支路的分电流,就得用此支路的电压除以此支路的电阻。
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- 1楼网友:纵马山川剑自提
- 2021-04-04 17:31
计算题的完整解答过程一般可以分为5个步骤,依次为:1、审题;2、分析物理情境;3、根据物理规律列出计算式或建立方程组;4、统一单位后代入数据并计算;5、检验或讨论结果。解题时需要书写的只是3、4两个步骤的内容,但其他三个步骤是保证顺利、正确解题的不可缺少的重要条件。下面分别进行说明。
1、审题
审题就是弄清题目的含义,了解题目所涉及的物理现象、物理状态和物理过程,明确题目的已知条件和所求的目标。
审题必须仔细,不要看错题意,不要遗漏条件,也不要领会错目标的含义。
审题时,对一些隐含着某种条件的关键字眼,特别要引起重视。如:“轻”绳、“轻”棒、“轻质”滑轮,意味着质量不计;“缓慢”移动或“缓慢”转动,意味着物体的速度和加速度均不计,可以当成平衡状态;电场中的“电子、质子和离子”等微观粒子,重力忽略不计;电场中“悬浮”的带电粒子,电场力恰好与重力平衡;复合场中带电粒子作“匀速圆周运动”,则电场力与重力平衡,洛仑兹力恰好提供向心力;两个“完全相同的导体小球”相接触,分开后所带电量相等,等等。
对一些物理过程的临界状态,要知道相应的临界条件。如:
物体沿可动的斜面或曲面到达“最高点”时,物体与斜面或曲面的相对速度为零;子弹“恰好”穿透木块,意味着子弹穿出木块时相对速度为零;木块沉入水中“最深”处,速度为零;物体在粗糙斜面或水平面上“即将”滑动时,静摩擦力达到最大值;物体即将与接触面脱离瞬间,弹力为零,等等。
另外,对一些字面上相差不大,但实际含义不同的词句要注意区分。如:“ 2 秒内”与“第 2秒内”;温度“升高100度”与“升高到100度”;体积“增加 2倍”与“增加为2倍”等。
2、分析物理情境,确定解题思路
所谓“物理情境”是指题目所叙述的物理内容。要顺利解题,首先必须正确分析物理情境,明确问题所涉及的物理现象、物体所处的状态和经历的过程,以及这些现象、状态和过程所遵循的物理规律。在此基础上,才能正确选用合适的物理公式或数学公式进行推理和计算。如果缺少这种分析,或者分析不正确、不全面,就会产生不符合题意的错解。不少同学对一些较难的题经常做错,或者感到无从下手,主要原因就在于不善于正确分析题目的物理情景,因而理不顺思路,找不到正确的解题方法。
例1、如图所示,长为L= 1 米,质量为
= 1 千克的木板AB静止在光滑水平面上,在板的
A端有一质量为m= 1千克的小金属块C。 现以水
平恒力F= 20牛作用于C上,使C从静止开始向右运动到板的B端。 已知金属块与木板之间的动摩擦因数μ=0.5,求此过程中力F对金属块所做的功。
对本题的物理情境分析如下:
金属块在恒定外力F和木板对它的摩擦力作用下,作初速度为零的匀加速运动;同时木板在金属块对它的摩擦力作用下,也作初速度为零的匀加速运动。两者运动方向相同,但金属块的加速度较大,因而比木板运动得更快。当金属块到达木板的B端时,两者的位移之差等于木板的长度。这个过程中,外力F对金属块做了正功。
因为F是恒力,因此做功可用功的公式计算。但需先求出金属块的位移S(相对地面)。为此,必须先分别求出金属块和木板的加速度,再利用两者位移之差等于木板的长度,求出运动时间t。有了金属块的加速度和运动时间,即可求出位移 S,进而可求出F所做的功。
在情境分析的过程,要注意建立正确的物理模型。现实的物理问题都是比较复杂的,而中学要求解决的都是一些“模型化”了的问题。所谓模型化,就是将现实的物理现象、物理过程理想化,忽略其次要的因素,只抓住其主要的方面进行相关的研究。这是简化物理问题的一种重要手段。中学物理的所有推理、计算都是建立在一系列理想模型的基础上的。
理想模型大体上可以分为三类,第一类是关于物体、物质的理想模型,如:质点、点电荷、理想气体、匀强电场、匀强磁场、恒定电流、均匀细棒、等等。第二类是关于物理条件的理想模型:如“光滑”接触面,不计摩擦力; 自由落体运动和平抛运动中不计空气阻力;一些微观带电粒子在电场、磁场中运动不计重力;“轻质”小球、“轻”绳、“轻”棒等不计质量和重力;“缓慢”移动忽略速度和加速度;气缸绝热忽略热量的传递;理想电流表忽略内阻;理想电压表内阻无穷大;等等。第三类是关于物理过程的理想模型,如:匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐振动、简谐波、弹性碰撞等等。这些都是教材中明确阐明了的物理模型。
另有一些模型,教材中没有阐述,是由老师通过讲解例题向学生介绍的,也应记住,在解题时学会应用。例如:
①、一个木块用轻质细绳悬挂,一颗子弹水平射入木块,木块和子弹一起从最低点摆起。
这个过程中,由于子弹进入木块的时间很短,可以忽略不计。在这段时间里木块及子弹的位移也忽略不计。子弹击中木块,系统在水平方向的动量分量守恒。子弹与木块相对静止后一起摆起,机械能守恒。
②、在光滑水平面上静止着一质量为M的小车,小车上放有一质量为m0的铁块。另一质量为M的小车以水平速度与静止小车发生碰撞。
这个过程中,由于碰撞时间很短,这段时间里小车表面对铁块的摩擦力的冲量可以忽略,因而铁块的运动状态保持不变。就是说,两个小车的总动量守恒,附加物铁块不参与碰撞。
③、某空间区域同时存在竖直方向的匀强电场和水平方向的匀强磁场。一带正电小球恰好在竖直面上做匀速圆周运动。
在这个问题中,洛仑兹力始终与运动方向垂直。电场力始终在竖直方向。电场力与洛仑兹力的合力不可能始终与运动方向垂直,因而不可能恰好提供小球作匀速圆周运动所需的向心力。小球作匀速圆周运动的条件,要求电场力恰好被重力平衡。这样,合外力就是洛仑兹力,恰好提供小球所需的向心力。
对于这类物理模型,同学们必须在解题过程中,在教师的指导下,细心体会和积累正确应用的经验。
由于物理问题千变万化,对于物理情境的分析没有一成不变的方法,解题思路和解题方法也因题而异。只有通过不断的解题实践,不断探索,才能不断提高。
3、根据物理规律列式或建立方程组
在情境分析的基础上,就可以根据物理状态需要的条件(如平衡条件等)和物理过程遵循的规律(各种定律、定理和公式等),建立方程或方程组。
在建立方程时,要注意突出式子或方程的物理意义,每个式子或方程都与一种状态或一个过程相对应。要尽可能保持物理定律或物理公式原有的形式,不要随意改变,以免模糊或掩盖了物理意义。并且对于所用的物理定律、定理等,最好写出它们的名称,这样更有利于对有关知识的理解和记忆。有些同学做物理题时,往往象小学生做算术题一样,只求算出结果,既不认真进行情境分析,计算过程也不重视突出物理意义,只是盲目地乱套公式。有的同学直到高考前都分不清动能定理和动量定理。这是不少同学的通病,也是他们之所以提不高解题能力,学不好物理的重要原因。
例2、光滑水平面上有两个木块,质量分别为m1 和m2 ,中间夹一压缩的轻质弹簧(与木块不相连),用细绳捆住。烧断细绳,弹簧将两木块弹开。设m1 弹开后的速率为v1 ,求m2 弹开后的速率。
分析与解答:
本题是比较简单的动量守恒问题。
设所求速率为v2,取m1的运动方向为正方向。根据动量守恒,得: m1v1+m2(-v2)=0 (1)
解得: v2=m1v1/m2,
这里,方程(1)的物理意义很明确:等式左边为弹簧弹开后系统的总动量,
等式右边为系统的初动量(为零)。系统在弹簧弹开前后的总动量守恒,都等于零。
有的同学,甚至某些参考书上,往往照下面的方式列方程:
m1v1=m2v2 (2)
也可解出: v2=m1v1/m2
尽管答案相同,但这种解法中,方程(2)的物理意义不明确,其表面含义为弹开后两木块的动量相等。这就与实际的物理规律相矛盾。类似的解题方法不纠正,长此以往,就会扰乱思想,造成对知识的理解产生偏差或错误。
4、统一单位、代入数字并计算
列出式子或方程后,就可以代入数字计算。在代入数字计算前,首先必须将题中的各种数据统一单位制。因为所有的物理定律、定理和公式,都是在同一个单位制中才成立的。单位不同一,公式就不成立。
例如牛顿第二定律:F=ma,如果力的单位用“牛顿”,质量单位用“千克”,加速度单位用“厘米/秒2”,则等号就不成立。
在高中,绝大多数物理公式都采用国际单位。少数公式要求统一单位,但不一定要采用国际单位。
其次,“代入数字”和“计算”作为两个步骤,必须严格分开,不要边代数字边计算,这样很容易出错。就是说,在代入数据时,应当按照公式的形式,将已知数替换公式中相应的字母,公式中原有的系数和指数原样照写。即使很简单的计算,也不能在代数字的同时进行。
解物理题要求书写的“计算过程”,规范格式为三步:第一步为字母表达式(包括方程);第二步为代入数字后(但尚未计算)的式子;第三步为计算结果。数字计算的具体过程不必书写。对于已知数为字母的计算题,第二步可以省略。但第一步字母表达式是不能省略的。有些同学书写解题步骤时,不写字母表达式,直接写出代入数字的式子和最后的结果。这样步骤就不完整。不仅考试中要扣分,而且也影响解题能力的提高。
在代入数字的时候,还必须注意公式中各个物理量的同一性。就是说,代入的数字必须是每个物理量本身对应的数字,切不可张冠李戴。这种错误多数情况下不会发生,但在电路计算,特别是有关变压器和远距离输电的计算中,不少同学常犯这类错误。
例3、在远距离输电系统中,已知发电机的电能经过升压变压器升压后,以5000伏特的电压输送。输送的电功率为 100千瓦。输电线的总电阻为 100欧姆,求输电线上损失的电功率。
有的同学是这样解答的:
根据欧姆定律先求出输电线上的电流强度:
再根据电功率的计算公式,可得输电线上损失的电功率为:
这里,损失的电功率超过了输送的总电功率。这是不可能的。
有的同学又是另一种解法:
根据电功率的公式,可得:
同样的答案,显然也是错误的。
上述两种解法,代入数字时都违反了公式中各个物理量的同一性。
第一种解法,在应用欧姆定律计算输电线上的电流时,代入的电阻数值是输电线的电阻,但代入的电压 5000 伏特并不是输电线上的电压,而是升压变压器副线圈上的电压,实际上是副电路(包括输电线和目的地的降压变压器)上的总电压。因此计算出来的电流强度数值是错误的,输电线上损失的功率数值也是错误的。
第二种解法,代入的电阻数值是输电线的电阻,但代入的电压也不是输电线上的电压,因此求出的结果就不是输电线上的功率。实际上,这两种解法中求出的所谓“电功率”是没有物理意义的。
所以在代入数字时,必须注意各个物理量的同一性。
本题的正确解法如下:
根据输送的电功率(就是副电路上的总功率)和总电压,可以求出副电路上的电流强度。
输电线上损失的电功率为:
输电线上损失的电功率为输送的总功率的 40 % 。
这个解答中,第一式中代入的功率是总功率,电压是总电压,因此计算结果就是总电流;而第二式中,代入的电流是总电流,也就是输电线上的电流,电阻是输电线的电阻,因此计算出的功率就是输电线消耗的功率。
5、检验或讨论结果
在解题过程中,由于数学变换的结果,可能导致计算结果在数学上有意义,但在物理上不合理,必须舍弃;也可能计算过程由于粗心而出现错误。因此对结果进行检验或讨论也是有必要的。解题步骤中不需要写出检验的具体过程,但讨论得出的结论必须在题解中注明。
检验的方法,可以转换一种思路和方法,或者调整一下计算的顺序,重新计算进行核对。有时也可以根据常识或检验加以判断。
例4、将一物体竖直上抛,抛出点离地的高度为105 米,初速度为20米/秒。求从抛出到落地所需的时间。g取10 米/秒2。
分析与解答:
从抛出到落地,位移为-105米。根据位移公式列方程,得:
S=v0t-(1/2)gt2
代入数字得: -105=20t-(1/2)×10×t2
解得: t1= 7 秒 t2=-3 秒
显然,答案-3 秒是不合题意的,应舍弃。
例5、根据万有引力定律可知,地球表面的重力加速度表达式为:g=GM/R2。 若设重力加速度为10米/秒2, 地球半径为6400千米,引力恒量为6.7×10-11牛·米2/千克2。求地球量M。
某同学解答如下:
地球质量为600千克,这个答案显然违背常识。经过检查,发现在代入数字时,将万有引力恒量中指数 “-11”错写成 “11”, 导致计算结果缩小了1022倍。地球质量的真实值约为 6×1024千克。由此可见,在计算完毕后,认真检验或讨论答案是否正确合理,也是十分必要的。
- 2楼网友:躲不过心动
- 2021-04-04 16:43
由w=fs可知:
f=20000×0.03×20×10=120 000 n
又由p=w/s知:
p=120000/10=12000n/s
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