1、物理思想方法回放(五)一、利用守恒思想解题能量守恒、机械能守恒、质量守恒、电荷守恒等守恒定律都集中地反映了自然界所存在的一种本质性的规律“恒”学习物理知识是为了探索自然界的物理规律，那么什么是自然界的物理规律？在千变万化的物理现象中，那个保持不变的“东西”才是决定事物变化发展的本质因素从另一个角度看，正是由于物质世界存在着大量的守恒现象和守恒规律，才为我们处理物理问题提供了守恒的思想和方法能量守恒、机械能守恒等守恒定律就是我们处理高中物理问题的主要工具，分析物理现象中能量、机械能的转移和转换是解决物理问题的主要思路在变化复杂的物理过程中，把握住不变的因素，才是解决问题的关键所在【例 1】如图
2、1 所示，质量为 m1的物体 A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为 m2 的物体 B 相连，弹簧的劲度系数为 k，A、B都处于静止状态一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩开始时各图 1段绳都处于伸直状态，A 上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为 m3 的物体 C 并从静止状态释放，已知它恰好能使 B 离开地面但不继续上升若将 C 换成另一个质量为(m1m3)的物体 D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次 B 刚离地时 D 的速度大小是多少？已知重力加速度为 g.解析 开始时 A、B 静止，设弹簧压缩量为 x1，有kx1m1g挂 C 并释放后，C 向下运动，A
3、向上运动，设 B 刚要离开地面时弹簧伸长量为 x2，则kx2m2gB 不再上升，表示此时 A 和 C 的速度为零，C 已降到最低点由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增加量为Em3g(x1x2)m1g(x1x2)C 换成 D 后，B 刚离地时，弹性势能的增量与前一次相同，由机械能守恒得12(m3m1)v212m1v2(m3m1)g(x1x2)m1g(x1x2)E由式得12(2m1m3)v2m1g(x1x2)由式得 v2m1(m1m2)g2(2m1m3)k答案 2m1(m1m2)g2(2m1m3)k二、利用模型思想解题构造物理过程模型，建立物理情景过程模型就是将物理过程模型化，将复杂的物
4、理过程分解为几个简单的、易于理解的物理过程例如，为了研究平抛物体的运动规律，我们先将问题简化为下列两个过程：(1)质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动；(2)质点在竖直方向仅受重力作用，初速度为零，做自由落体运动可见，过程模型的建立，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对物理规律的理解模型分类：实体模型、过程模型、状态模型【例 2】如图 2 所示，两个完全相同的绝缘金属壳的半径均为 R，质量为 m，两球心之间的距离为 l4R.若使它们带上等量的同种电图 2荷，电荷量为 q，那么两球之间的万有引力 F 引、库仑力 F 库能否分别用 F 引Gm2l2，F 库kq2l2计算？解析 万有引力定律适
5、用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑，故 F 引Gm2l2；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量同种电荷，但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的外侧，它们之间的距离大于 l，故此时的库仑力小于电荷集中在球心时的库仑力，故 F 库kq2l2.答案 见解析【例 3】在图 3 中，两根轻绳OA、OB 共同拉住一个质量为 m 的小球，平衡时绳 OA水平，绳 OB 与竖直方向成 角试求剪断绳 OA 瞬间图 3小球的加速度若将细绳OB 换成轻质弹簧，则剪断绳 OA 瞬间，小球的加速度又将为多少？解析 小球平衡时所受重力和两绳拉力的合力为零剪断 OA 瞬间，小球将沿绳 OB
6、的切线方向摆动，故此时小球所受重力和绳 OB 的拉力的合力 F1 沿切线方向，OB的拉力发生了突变，如图甲所示，所以小球此时加速度为 agsin，方向垂直轻绳 OB 斜向下 甲 乙若将绳 OB 换成轻质弹簧，剪断 OA 瞬间，弹簧来不及发生形变，可以认为弹簧弹力在瞬间没有发生变化于是小球此时所受重力和弹簧弹力的合力 F2 与轻绳 OA 未断前对小球的拉力等大反向，如图乙所示，所以小球此时的加速度为 agtan，方向水平向右解决轻绳和轻弹簧的瞬时问题时要注意：分析清楚情况发生变化前后物体受力情况；理解“瞬间”的物理意义：物体还没来得及运动，若是弹簧，则长度和弹力还未来得及变化；弹簧弹力不能发生突变，轻绳的拉力能突变答案 见解析返回