專(zhuān)題輔導(dǎo)：高中物理習(xí)題中的變和不變
2011-10-08 16:51:05中學(xué)生學(xué)習(xí)庫(kù)
在物理問(wèn)題中包含著許多“變”與“不變”的因素，從某種意義上講，認(rèn)識(shí)到“變”與“不變”就能夠找到正確解決問(wèn)題的入手點(diǎn)。
例1：入射光線(xiàn)與鏡面的夾角是30度，反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的夾角是；如果入射角變大，反射光線(xiàn)與鏡面的夾角將。
分析：反射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面上，反射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)分居在法線(xiàn)兩側(cè)，反射角等于入射角（反射定律）。法線(xiàn)與鏡面垂直（夾角為90度），入射角應(yīng)為60度，根據(jù)反射定律，反射角等于入射角是60度，因此反射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的夾角應(yīng)該是120度。入射光線(xiàn)與鏡面夾角變大意味著入射角變小，因?yàn)榉瓷浣堑扔谌肷浣牵虼水?dāng)入射光線(xiàn)與鏡面的夾角變大時(shí)，反射光線(xiàn)與鏡面的夾角變大。
本例中反射定律是解決問(wèn)題的根據(jù)，在問(wèn)題中不變的是“反射角等于入射角”、“法線(xiàn)”；變化的是入射角。前一問(wèn)提醒我們要找到入射角跟入射光線(xiàn)與鏡面夾角的關(guān)系；后一問(wèn)則是在前一問(wèn)的基礎(chǔ)上通過(guò)進(jìn)一步分析得出的。
例2：一個(gè)放在水平面上的物體重500牛，現(xiàn)給它一個(gè)豎直向上的大小為300牛的拉力，此時(shí)物體受到的合力是多大？
分析：設(shè)想用300牛的豎直向上的拉力能否提起重500牛的物體？物體在力的作用下保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，我們說(shuō)物體處于平衡狀態(tài)。處于平衡狀態(tài)的物體受到的合力大小為零。在給物體向上的拉力時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，它仍然保持靜止，因此它受到的合力為零（此時(shí)物體不是只受兩個(gè)力的作用，而是在三個(gè)力的作用下保持平衡）。我們給它向上的拉力起到了什么作用呢？靜止在水平面上的物體受到重力和水平面的支持力的作用。沒(méi)有給它向上的拉力時(shí)，物體受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力（合力為零）；當(dāng)我們給它一個(gè)向上的拉力時(shí)，如果拉力小于物重，則水平面仍然會(huì)給它向上的支持力，隨著拉力的變大，支持力會(huì)逐漸變小，當(dāng)拉力的大小等于物重時(shí)，水平面給物體的支持力會(huì)變?yōu)榱悖藭r(shí)物體只受到重力和拉力的作用；當(dāng)拉力的大小大于物重時(shí)，物體受到的合力不再為零，方向?yàn)樨Q直向上，物體會(huì)豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化）。
本例中，不變的是重力的方向、物重的大小、拉力的方向和大小；變化的是物體對(duì)水平面的壓力和水平面給物體的支持力。
例3：在溫度為20℃的室內(nèi)，把一只放在酒精中很長(zhǎng)時(shí)間的溫度計(jì)從容器中取出，溫度計(jì)的示數(shù)將。
分析：把溫度計(jì)取出時(shí)，會(huì)有一些酒精仍然留在上面，這些酒精蒸發(fā)從溫度計(jì)上帶走熱量，使溫度計(jì)的示數(shù)下降，由于酒精很少，很快就會(huì)蒸發(fā)完，當(dāng)酒精蒸發(fā)完，溫度計(jì)會(huì)從周?chē)鼰幔适緮?shù)又會(huì)上升。因此溫度計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是先下降后上升。
物理問(wèn)題中的“變”往往與物理規(guī)律相關(guān)聯(lián)；“不變”往往與標(biāo)準(zhǔn)、概念相關(guān)聯(lián)。在遇到問(wèn)題時(shí)明確什么“變”和什么“不變”。
例4：要想使幻燈機(jī)在屏幕上所成的畫(huà)面大一些，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)？
簡(jiǎn)析：幻燈機(jī)是利用凸透鏡成放大、倒立、實(shí)像的原理制成的，幻燈機(jī)鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，且它的焦距保持不變。根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像越大則像離透鏡越遠(yuǎn)、物離透鏡越近（越靠近焦點(diǎn)），即：要使像變大，則像距應(yīng)變大且物距應(yīng)變小。如果要使畫(huà)面大一些（結(jié)果）；應(yīng)該使幻燈機(jī)到屏幕的距離變大、同時(shí)使幻燈片到鏡頭的距離變小（原因）。
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