很多高中生在进行物理学习的时候, 他们内心经常会产生一种无能为力的感觉, 平时那些基础的物理公式, 他们已经能够背诵得非常熟练和准确, 可是只要一旦碰到了大型的解题题目, 他们就完全不知道应该怎么去思考和下手了, 其实关于高中物理大型题目的底层逻辑, 它并不是发生无数种千万种变化的情况, 而是由数个核心的物理模型所构建起来的, 所以掌握这种基于模型的思维方式, 是达到高分成绩的必要道路。
滑块木板模型
在力学综合性的难题里, 滑块跟木板之间发生相对运动的那个情况, 差不多每年高考还有模拟考的时候都要考。这个模型之所以被大家认为是经典的存在, 主要是因为它非常完美地把牛顿运动定律、运动学公式以及能量守恒定律这些内容给融合到了一起。
很多同学在答题的时候丢分, 最根本的原因出在他们没办法很准确地判断出滑块跟木板之间到底有没有出现相对滑动, 同时也就没法搞清楚那些让运动状态发生变化的临界点到底在哪里。
要想搞明白这个模型的关键所在, 那就得依靠受力分析与加速度之间的关联这种说法。具体来说, 在一个滑块在长木板上进行滑动的时候, 摩擦力这个东西成为了两者之间所存在的唯一的纽带情况。所以我们必须要分别地对滑块和木板进行受力分析的操作, 进而把各自能够拥有的加速度给求出来这一件事儿。
千万得注意一下摩擦力的方向问题以及可能出现的突变点存在的位置, 因为这样的地方往往就是解决题目过程中能够取得突破的那个环节所在之处。而当我们提到当这两个物体的速度完全相等的那特定时刻之时, 这其实就是运动状态会发生改变的那种临界状态的具体情况描述。
在处理这类问题的办法里, 推荐大家使用分段法。第一步是去分析初始阶段的运动情况算出两者达到共同速度需要多少时间, 还有位移是多少。
这时候, 必须做一个判定事情, 就是两者在达到共速之后, 是会保持相对静止的状态从而一起进行匀速运动或者匀变速运动呢, 还是会再次发生相对的滑动行为。正是靠这种思维上的严谨程度, 才决定了你能否拿到最后的部分过程分。
另外, 能量观点也被用来当作处理板块问题的进阶方法。因为摩擦所做得全部功, 它的大小, 是和整个系统的动能变化量还有产生的内能加起来的总和是完全一致的。
而那个被称为划痕长度的部分, 实际上就是两个物体相对于对方移动的距离, 这就是去计算在摩擦力作用下变成了多少热能的一个最关键的数值。只要你是能够熟练地在动力学观点和能量观点这两个角度之间进行转换的话, 这类题目就再也不会成为阻碍你前进的障碍了。
带电粒子偏转
当你进入电磁学这一研究领域的时候, 关于带电粒子在匀强磁场里面或者是匀强电场里面的运动模型, 是被视为绝对核心的内容的。特别是那种粒子在磁场当中做圆周运动的状况, 它一方面是要考察物理方面的那种逻辑思维能力, 另一方面也是极其重要地考察学生在几何方面的基本功素养。
存在一部分同学的情况是, 他们可以非常顺利地列出让洛伦兹力来提供向心力所需要的那个公式内容, 可是他们偏偏就在寻找那个圆心的位置以及确定半径的具体大小这两个环节上面遭遇到了失败和挫折。
解决这一类问题有一个主要的口诀, 可以概括为三点, 分别是寻找圆心、确定半径以及计算时间。
在物理问题的分析过程中, 几何关系被视作一种辅助性的语言, 通常我们需要注意到速度方向始终与半径相互垂直这一特点, 基于这点, 我们可以通过两条半径线段的交汇地点来确认圆心的准确位置, 又或者依据弦的中垂线必定经过圆心灵这个几何定理, 来达到迅速查找圆心坐标的目的。
在磁场模型里, 那个叫临界极值的知识点, 是高频的丢分点。你看那些说法, 比如粒子恰好不从边界飞出, 或者是偏转角度最大, 都是这种情况。
在这个时候, 我们需要利用动态圆的思想, 在大脑里面去模拟圆心位置或者半径大小发生变化的过程, 从而找到那个切点或者极值点。磁场里面的运动, 本质上就是时间和角度的比例关系, 只要你掌握了圆心角, 你就掌握了运动时间。
在电场偏转这个模型里面, 核心思维要点是类平抛运动。需要将这种运动的分解方式弄清楚,具体来说就是把它分成两个部分。第一部分是在沿着电场线的方向上进行的匀加速直线运动高中物理单杠模型, 第二部分是垂直于电场线方向的匀速直线运动。
这里真正的困难之处往往在于电场和磁场组合在一起的情况, 也就是所谓的复合场问题。当你碰到这类综合性的题目时, 千万不要感到慌张。你需要按照事情发生的时间先后顺序, 把整个运动过程进行切割。你会发现, 每一段被切分出来的运动, 其实都对应着一个独立的、非常经典的基本物理模型。
电磁感应单杆
在电磁感应里, 那个“单杆模型”起着连接力学和电学的作用, 并且在解析那些比较综合的大题时, 这部分内容显得格外重要。关于这个问题, 通常会涉及到安培力、感应电动势, 还有电路分析以及功能关系等内容。
这个模型让人觉得有意思的地方在于它的动态平衡过程, 就是说速度在变化的时候, 安培力也在跟着变化, 这就会导致加速度的大小出现波动, 到了最后有可能进入一种相对稳定的状态。
在进行单杆模型的分析工作的时候, 我们首先需要去确立一个被称作“三步走”的战略安排。
这一战略的第一步, 是要用到法拉第电磁感应定律, 通过这一步骤求出那个瞬时的感应电动势的具体数值；接下来进入第二步, 这时候要运用闭合电路欧姆定律, 以此来计算出感应电流的大小；随后执行第三步, 也就是利用安培力公式, 并且将其与牛顿第二定律结合起来, 从而列出相关的动力学方程。
需要特别强调的是, 动力学分析是解决所有电磁感应问题的最根本基础, 只有当力的变化情况被完全理清之后, 才有可能真正看透事物运动的本质所在。
能量转化是这一模型的最终的考查要点。在这一过程中,外界所做的功、安培力所做的功高中物理单杠模型, 还有电路中产生的焦耳热这三者之间, 存在着非常严格的守恒关系。
在一般情况下, 安培力做了多少的负功, 电路里面就产生了多少的电能, 而这样的电能最后会经由电阻而被转化为内能。应对复杂的电磁感应现象时, 能量守恒定律是最靠后的那道安全防线。
对于双杆模型, 或者是那些带有电容、带有线圈的改动版本的题目, 虽然说起来难度确实增加了不少,但是呢物业经理人, 不管它们怎么变, 其实根本的道理还是没有发生改变的。它的核心所在, 依然还是去分析那个杆件所受到的安培力是在哪一个方面影响了它所进行的运动的状况。
要是你能够把那个等效的电路图准确的给画出来, 然后再去结合动量定理或者是动能定理去进行一个全面的审视的话, 那么这些看起来挺复杂的那些大题, 其实它都是有痕迹可以追溯的, 然后你在进行解题的这个过程当中也会变得比较流畅, 就好像水流经过一样顺畅自在了。
高中物理的学习不应该去搞那种大量的做题, 也就是题海战术, 而应该去做一些模型的归纳工作。
这三大核心模型把力学还有电学那些很重要的东西都包含进去了, 只要你能够真正地从最根本的地方去理解它们受力的特点, 还有运动中遵循的规律, 以及能量是怎么转化的这样一个逻辑, 那么你在参加考试的时候就能够用不变的方法去应对各种变化的题目, 做到以不变应万变。
那些物理大题想要取得突破, 其关键之所在往往就隐藏在你对于那些基础模型进行了深度思考的那个过程中间。
建议大家去动笔画出这三个重要模型对应的思维导图, 同时要把容易掉进去的坑和关键的界限条件都标记清楚, 只有让这些知识变成了像本能一样的反应, 才能在考试的时候快速解决那些很难的题目, 当你不再害怕那些复杂的解题步骤, 反而会因为能够把模型拆解开来而感到很开心快乐, 你的物理分数肯定会出现一个非常大的提升, 大家觉得这三类模型里哪一个是最难掌握的呢, 又或者你们还想了解哪些用来准备考试的好方法, 请通过评论区的文字来和大家交流你自己的想法！
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