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應用物理知識解題六化
初中物理教學中，常會出現應用物理題，令有些同學無所適從，如果能在求解時加以識別、轉化實際問題為物理問題，就不難解了，以下是常用的幾種途徑。 一、 對照轉換，實際問題規范化 如圖所示，甲、乙兩個容器等重，底面積相同，內裝有同一深度的水，水平放置在桌面上，①比較甲、乙兩容器底部受到的壓力和壓強的大小；②比較甲、乙兩容器對桌面的壓力和壓強的大小；
甲 乙
這是一道有關容器底部壓力和壓強的習題。因為容器底有兩個面，上表面和液體接觸，所以是液體的壓力和壓強問題；下表面和桌面接觸，所以是固體的壓力和壓強問題。解答此類問題，要反復用到公式P=F/S和P=ρgh。那么在比較其壓力和壓強時，其思路如何呢？ 從液體壓強公式P=ρgh可以看出，液體的壓強只跟液體的密度有關，跟液重無關，再由F=PS=ρghs可知，液體對容器底部的壓力也跟液重無關，所以比較液體對容器底部的壓力和壓強時，不管容器的形狀如何，一般應先由公式P=ρgh比較出液體對容器底部的壓強，然后由公式F=PS比較其壓力。 容器連同它所盛的液體都支承在桌子上，對桌子的壓力就等于它們的總重，而壓強則是單位面積上受到的壓力。因此要比較容器對桌面的壓力和壓強，應當比較它們對支承物的壓力，然后再由公式P=F/S比較其壓強。 弄清此類問題的思路，問題也就迎刃而解了。 二、抓住本質，研究對象模型化 如圖，一重為500牛，半徑為0.5米的車輪 F 放在高為30厘米的臺階旁，車輪與臺階接觸 A 處是粗糙的。要想將車輪剛能開始向臺階上 O 滾，所用的最小力應為多少？作用在何處？ 方向如何？ G 分析：本題中隱蔽條件有：1車輪與臺階接觸處是粗糙的；2車輪剛能開始向臺階上滾即已知“地面對車輪的支持力為零”；3對車輪施以最小的力即已知所施力的力臂最長；至此，已知條件皆已明確，根據杠桿的平衡條件不難求解。 解：根據以上分析，如圖所示，力作用于A點，且力的方向垂直于AO其大小可根據杠桿平衡條件得：F.2R=G.L L= R=0.5 G=500牛 ，h=0.3米代人得： F=229牛 再比如有例如下：電熱器淋浴器分為儲水式和無水箱式兩種。儲水式淋浴器要用較長時間把水箱中的水加熱，待水溫達到要求后用水箱中的熱水淋浴。無水箱式淋浴器使冷水流過電熱器就達到要求的溫度而立即從噴頭流出供淋浴。已知冷水的溫度為16℃，淋浴所需的熱水溫度為38℃，淋浴所需熱水流量為4×10-3米3/分，水的比熱是4.2×103焦耳/（千克.℃ ），家庭電路允許通過的最大電流為5A。請你利用以上數據通過計算說明家庭中不宜使用無水箱式電熱淋浴器。 分析：本題是熱電綜合題，從題給條件可知，每秒鐘所需熱水的體積和每秒鐘所需熱水的質量，從而求知每秒鐘將水加熱所需的熱量。從題目看，為說明家庭中不宜使用無水箱式電熱淋浴器，可以從電流考慮，看實際電流是否超過允許通過的最大電流5A。此題就變成“要使流量為4×10-3米3/分的水從16 ℃升高到38℃ ，所需的家庭電路的電流是多少？” 解：每秒鐘所需加熱的水的質量 m= ρV =1.0×103千克/米3×(4×10-3×1/60)米3=6.67×10-2千克 每秒鐘將水從16℃加熱到38℃所需的熱量 Q=cm(t-t0)=4.2×103×6.67×10-2×(38-16)焦=6163焦 因為P=UI 所以I=P/U=Q/Ut=6163/220A=28A＞＞5A ∴家庭不宜使用無水箱式電熱淋浴器。 三、 細致分析，模糊目標清晰化 例1燒水至沸騰時，壺口的“白汽”是（ ） A) 水蒸氣 B) 水汽 C) 小水珠 D) 水蒸氣和水的混合物 分析：初二學生常選水蒸氣，但正確答案卻是小水珠。因為水蒸氣是一種無色無味的看不見的氣體，而壺口的白汽是看得見的，它是水蒸氣遇冷液化而成的小水珠懸浮在空中。 例2離開槍口的子彈受到（ ）力的作用。（空氣阻力忽略不計） A) 只有重力 B) 有重力和推力 C) 有慣性 D) 不受力 分析：學生往往選B，也有的選C，但正確答案是A；因為子彈離開槍口后已不受到手對它的力的作用。它之所以能運動是因為子彈具有慣性，在空中它將作曲線運動，因為重力的影響。 例3有一個銅鑄件，在它鑄造時所用的實心木模是12千克，木模的密度是0.6×103千克/米3。稱出這個鑄件的質量是175千克，根據這些數據判斷這個銅鑄件有沒有氣孔？ 分析：本題待求的問題是“判斷銅鑄件有沒有氣孔？”正確理解關鍵詞語“有無氣孔”是解題的關鍵所在。認真分析，不難發現本題實際上是判斷銅鑄件是否實心的問題。歸根到底是比較此鑄件的密度與銅的密度大小的問題。若此鑄件密度值恰為銅的密度，則實心，無氣孔。若小于銅的密度，則說明此鑄件必有氣孔。 解：銅鑄件的體積即為木模的體積： V=V 木=m/V=12/0.6×103=0.02(米3) 則銅鑄件的密度：ρ=m/V=175/0.02=8.75×103（千克/米3） 因ρ銅=8.9×103（千克/米3）故說明此鑄件有氣孔。 四、 認真識別，題設條件明朗化 冰裹著物體，漂浮在水面上，當冰完全融化之后，水面是上升，下降還是不變？此類題目多次在初中物體競賽題中出現，粗看起來比較難解，似有無從人手的感覺。是否真的無從人手，找不到判斷方法呢？可通過以下例題來說明問題： 例1水面上浮有一大塊0℃的冰，冰中包有一實心的鐵塊，當冰全部融化之后，關于液面升降的正確判斷是： A) 下降 B ) 不變 C) 上升 D) 無法判斷 分析：因為浮力的大小等于物體排開液體的重力，所以判斷液面的升降我們可以從包有鐵塊的冰融化過程中，浮力大小變化去考慮；如果浮力增大，則排開液體的體積增大，即液面上升；如果浮力減小，則排開液體的體積減小，液面下降；如果浮力不變，則排開液體體積不變，液面高度就不變。而總的浮力又可分為兩部分：冰和其中包的物體在冰融化前后受的浮力。由于冰全部融化為水后的體積不影響水面的高低，只要看冰中所包含的物體，在冰融化前后所受浮力是否變化，就很容易找到問題的答案。上題中的鐵塊在冰中時，浮力等于它的重力，而冰融化后鐵塊沉入容器的底，這時它所受的浮力小于重力。也就是它所受的浮力減小，導致總的浮力減小，因此排開的水的體積減小，水面下降。答案應為A。由此可見，解這類題的鑰匙是考察浮力的變化。 五、尋找聯系，實際問題物理化 例1：請選出其中“熱”指的是“內能”的例子： A) 今天天氣很熱； B) 熱運動； C) 熱傳遞； D) 摩擦生熱； 初中物理中提到“熱”字的地方很多，但是“熱”在不同的地方它的含義是不同的。常見的有三種情況：一是指溫度，溫度是表示物體冷熱程度的物理量。“今天天氣很熱”；“物體的熱膨脹”；“熱得燙手”；“熱運動”都指的是溫度；二是指熱量；熱量是在熱傳遞過程中的一個物理量，它的實質是在熱傳遞過程中能量轉移的數量。如“煤燃燒放出熱”；“銅是熱的良導體”；“熱傳遞”；“冰吸熱會融化”中的“熱” 指的都是 “熱量”。三是指內能，它與分子的運動有關。“摩擦生熱”；“消耗熱可以作功”“熱機”中的“熱”指的是“內能”；所以本題的正確答案是D。 例2：在下面列舉的現象中，屬于升華現象的是： A) 夏天，冰棍周圍冒“白氣”； B) 寒冷的冬季，玻璃窗上結冰花； C)萘制的衛生球日久變小； D) 夏天，水缸外壁“出汗”； 分析：本題中的“冒白氣”`“出汗”`“結冰花”等都是生活語言，必須把它跟“蒸發”`“液化”`“凝華”`“凝固”等物理概念聯系起來。冒“白氣”實質上是冰棍周圍空氣中的水蒸氣遇冷“液化”成小水滴；玻璃上結冰是室內空氣中含的溫度較高的水蒸氣遇冷變成固態的冰花，屬“凝華”現象；而水缸“出汗”是“液化”現象；只有衛生球日久變小是“物質從固態直接變成氣態”，屬升華現象，故正確答案是C。 六、加強基礎，克服思維定勢化 例1:有一直線行駛的汽車（火車或輪船），做一小實驗，讓手中的小球下落，那么小球會落在 A）A 處 B）B 處 C）C 處 CA B D）無法判斷 學生受思維定勢影響，盲目運用過去的解題經驗，造成選A的錯解。 若選A，需存在一前提，即汽車作勻速直線運動，此時，物體由于慣性，要保持原來的運動狀態，物體在空中僅受重力作用，（空氣阻力忽略不計）。如無此條件，汽車可作加速直線運動、勻速直線運動、減速直線運動，對應的答案分別是B、A、C。所以本題答案是D。 再如有以下選擇題： 使用機械效率高的機械一定（ ） A)省力 B)省功 C)省距離 D)省時間 對這道題，學生由于受功的原理中“不省功”的影響，選擇了除B以外的其他答案。其實，正確答案恰恰是B。現分析如下：從機械效率的公式η= W有用/ W總, 可得W總=W有用/η 。在使用不同的機械對物體作功時，由不省有用功（即做同樣多的有用功）可知，η高的機械所需的總功（即人們對機械做的功），比η低的機械要少些，即省些。可見，該題備選答案中的“省功”指的是省總功。 總之，解答好物理題，除了要有適當的方法外，還應注意挖掘題中的隱含條件；正確判斷問題所處的知識范疇；并善于將題中的日常語言轉化為物理語言；即要善于抓住問題的本質。
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