物理解题技巧高中对称法
浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用
浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用在高中物理学中,对称性是一个非常重要的概念,它在解决问题中有着广泛的应用。
无论是在静力学、动力学还是力学能量定理等方面,对称性都扮演着重要的角色。
本文将浅谈对称性在高中物理力学问题中的应用。
让我们来介绍一下什么是对称性。
对称性就是指物体在某种变换下保持不变的性质。
常见的对称性包括轴对称、面对称和点对称。
轴对称是指物体相对于某条轴对称,即经过这条轴旋转180°得到的物体和原物体重合。
面对称是指物体相对于某个平面对称,即把整个物体折叠到这个平面上,两部分完全重合。
点对称是指物体相对于某个点对称,即以这个点为中心做旋转180°得到的物体和原物体重合。
在解决高中物理力学问题时,对称性可以帮助我们简化问题、找到解题的思路、加快解题的速度。
对称性可以帮助我们简化问题。
当我们研究一个对称的物体时,我们可以只研究它的一部分,然后通过对称性推广到整个物体,这样就能简化问题。
对称性可以帮助我们找到解题的思路。
在解决力学问题时,我们可以根据物体的对称性来选择合适的坐标系,从而简化分析,找到更方便的分析方法。
对称性可以加快解题的速度。
有时候,我们可以通过对称性的分析来得到结果,而无需进行复杂的计算,从而加快解题的速度。
除了在静力学、动力学和力学能量定理中有着广泛的应用外,对称性在高中物理力学问题中还有着其他的应用。
当我们研究物体的转动时,可以通过对称性来确定物体的转动惯量,从而简化分析。
再如,在研究弹性力学时,对称性可以帮助我们确定物体的力学性质,找到解题的思路。
对称性在高中物理力学问题中有着广泛的应用,在解决问题时,我们可以充分利用对称性的特点,简化问题、找到解题的思路、加快解题的速度。
虽然对称性在高中物理力学问题中有着广泛的应用,但是在实际解题过程中也存在一些挑战。
对称性并不是所有问题都有的性质,有些问题并不满足对称性,因此在解决这些问题时,我们不能仅仅依赖对称性进行分析,还要结合其他方法进行分析。
高中物理竞赛方法集锦对称法7
高中物理竞赛方法集锦对称法7方法简介由于物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中. 应用这种对称性它不仅能关心我们认识和探究物质世界的某些差不多规律,而且也能关心我们去求解某些具体的物理咨询题,这种思维方法在物理学中称为对称法. 利用对称法分析解决物理咨询题,能够幸免复杂的数学演算和推导,直截了当抓住咨询题的实质,出奇制胜,快速简便地求解咨询题.赛题精析例1:沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ,抛出点离水平地面的高度为h ,距离墙壁的水平距离为s , 小球与墙壁发生弹性碰撞后,落在水平地面上,落地点距墙壁的水平距离为2s ,如图7—1所示. 求小球抛出时的初速度.解析:因小球与墙壁发生弹性碰撞, 故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性, 碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球连续前进的轨迹相对称,如图7—1—甲所示,因此小球的运动可以转换为平抛运动处理, 成效上相当于小球从A ′点水平抛出所做的运动. 依照平抛运动的规律:⎪⎩⎪⎨⎧==2021gt y t v x 因为抛出点到落地点的距离为3s ,抛出点的高度为h代入后可解得:hg s y g x v 2320== 例2:如图7—2所示,在水平面上,有两个竖直光滑墙壁A 和B ,间距为d , 一个小球以初速度0v 从两墙正中间的O 点斜向上抛出, 与A 和B 各发生一次碰撞后正好落回抛出点O , 求小球的抛射角θ.解析:小球的运动是斜上抛和斜下抛等三段运动组成, 假设按顺序求解那么相当复杂,假如视墙为一平面镜, 将球与墙的弹性碰撞等效为对平面镜的物、像移动,可利用物像对称的规律及斜抛规律求解.物体跟墙A 碰撞前后的运动相当于从O ′点开始的斜上抛运动,与B 墙碰后落于O 点相当于落到O ″点,其中O 、O ′关于A 墙对称,O 、O ″关于B 墙对称,如图7—2—甲所示,因此有⎩⎨⎧==⎪⎩⎪⎨⎧-==0221sin cos 200y d x gt t v y t v x 落地时θθ图7—1代入可解得20202arcsin 2122sin v dg v dg ==θθ所以抛射角 例3:A 、B 、C 三只猎犬站立的位置构成一个边长为a 的正三角形,每只猎犬追捕猎物的速度均为v ,A 犬想追捕B 犬,B 犬想追捕C 犬,C 犬想追捕A 犬,为追捕到猎物,猎犬不断调整方向,速度方向始终〝盯〞住对方,它们同时起动,经多长时刻可捕捉到猎物? 解析:以地面为参考系,三只猎犬运动轨迹差不多上一条复杂的曲线,但依照对称性,三只猎犬最后相交于三角形的中心点,在追捕过程中,三只猎犬的位置构成三角形的形状不变,以绕点旋转的参考系来描述,可认为三角形不转动,而是三个顶点向中心靠近,因此只要求出顶点到中心运动的时刻即可.由题意作图7—3, 设顶点到中心的距离为s ,那么由条件得 a s 33=由运动合成与分解的知识可知,在旋转的参考系中顶点向中心运动的速度为v v v 2330cos ==' 由此可知三角形收缩到中心的时刻为 va v s t 32='= 此题也能够用递推法求解,读者可自己试解.例4:如图7—4所示,两个同心圆代表一个圆形槽,质量为m ,内外半径几乎同为R. 槽内A 、B 两处分不放有一个质量也为m 的小球,AB 间的距离为槽的直径. 不计一切摩擦. 现将系统置于光滑水平面上,开始时槽静止,两小球具有垂直于AB 方向的速度v ,试求两小球第一次相距R 时,槽中心的速度0v .解析:在水平面参考系中建立水平方向的x 轴和y 轴.由系统的对称性可知中心或者讲槽整体将仅在x 轴方向上运动。
高中物理模型法解题——对称法模型
高中物理模型法解题———对称法解题模型【模型概述】物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中.在高中物理模型中,有很多运动模型有对称性,如(类)竖直上抛运动的对称性,简谐运动中的对称性,电路中的对称性,带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动中几何关系的对称性.应用这种对称性不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题,这种思维方法在物理学中称为对称法. 利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题.【知识链接】一、运动学相关知识(一)竖直上抛运动1.竖直上抛运动的特点①初速度竖直向上.②只受重力作用的匀变速直线运动.③若以初速度方向为正方向,则a=-g.2. 竖直上抛运动的两种处理方法①分步处理上升阶段为初速度不为零的匀减速直线运动,;下降阶段为自由落体运动。
②整体处理整体而言,竖直上抛运动为初速度不为零的匀减速直线运动,设初速度的方向为正向,则加速度为。
3.竖直上抛运动的对称性①上升的最大高度,上升到最大高度所需时间上,下降到抛出点时所需时间下。
下落过程是上升过程的逆过程,所以质点在通过同一高度位置时,上升速度与下落速度大小相等、方向相反;物体在通过同一段高度的过程中,上升时间与下落时间相等。
②v-t图象和h-t图象中的对称性,如下图所示:(二)带电粒子在匀强磁场中的运动1.带电粒子在匀强磁场中的运动的处理方法①圆心的确定方法方法一若已知粒子轨迹上的两点的速度方向,则可根据洛伦兹力F⊥v,分别确定两点处洛伦兹力F的方向,其交点即为圆心,如图(a);方法二若已知粒子运动轨迹上的两点和其中某一点的速度方向,则可作出此两点的连线(即过这两点的圆弧的弦)的中垂线,中垂线与垂线的交点即为圆心,如图(b)。
② 半径的计算方法方法一 由物理方程求:半径R =mv qB ;方法二 由几何方程求:一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定。
方法24 对称分析法-高考物理选择题技法
方法24 对称分析法,思维化简物理中对称现象比比皆是,对称表现为研究对象在结构上的对称性、作用上的对称性,物理过程在时间和空间上的对称性,物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等.物理解题中的对称法,就是从对称性的角度去分析物理过程,利用对称性解决物理问题的方法.例题1:(多选)如图所示,在两个等量正电荷连线的中垂线上取A 、B 、C 、D 四点,A 、D 两点与B 、C 两点均关于O 点对称.A 、B 、C 、D 四点电场强度大小分别为E A 、E B 、E C 、E D ,电势分别为φA 、φB 、φC 、φD ,则下列说法中正确的是( )A .E A =E D ,φA >φBB .一定有E A >E B 、φB >φAC .一定有φA =φD 、φB =φCD .可能有E D >E C ,一定有φB >φD例题2:(2018·全国Ⅱ卷·T 20)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L 1、L 2,L 1中的电流方向向左,L 2中的电流方向向上;L 1的正上方有a 、b 两点,它们相对于L 2对称。
整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B 0,方向垂直于纸面向外。
已知a 、b 两点的磁感应强度大小分别为13B 0和12B 0,方向也垂直于纸面向外。
则( )A .流经L 1的电流在b 点产生的磁感应强度大小为712B 0 B .流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112B 0C .流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112B 0 D .流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712B 0 例题3:如图所示,带电荷量为-q 的均匀带电半球壳的半径为R ,CD 为通过半球顶点C 与球心O 的轴线,P 、Q 为CD 轴上在O 点两侧离O 点距离相等的两点。
已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零,电势都相等。
则下列判断正确的是( )A .P 、Q 两点的电势、电场强度均相同B .P 、Q 两点的电势不同,电场强度相同C .P 、Q 两点的电势相同,电场强度等大反向D .在Q 点由静止释放一带负电的微粒(重力不计),微粒将做匀加速直线运动例题4:(2010·全国卷Ⅰ·21)一简谐振子沿x 轴振动,平衡位置在坐标原点.t =0时刻振子的位移x=-0.1 m ;t =43s 时刻x =0.1 m ;t =4 s 时刻x =0.1 m .该振子的振幅和周期可能为( ) A .0.1 m ,83s B .0.1 m ,8 s C .0.2 m ,83 s D .0.2 m ,8 s例题5: (2019·海南高考)如图,一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面(纸面)上,铜线所在空间有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。
高考物理复习热点解析—对称法
高考物理复习热点解析—对称法由于物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中.应用这种对称性不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题。
应用对称性去求解某些具体的物理问题的思维方法在物理学中称为物理解题中的对称法。
例题1.(多选)如图所示,立方体ABCD EFGH的四个顶点A、C、F、H处各固定着一个电荷量均为Q的正点电荷,M为AC连线的中点,N为CH连线的中点。
下列说法正确的是()A.B、D两点处的电势相同B.M、N两点处的电势相同C.B、D两点处的电场强度相同D.M、N两点处的电场强度相同【答案】AB【解析】AC.设正方体中心为O,根据几何关系可知三角形ACH和ACF为全等的等边三角形。
设A、C、H在D点产生的电场强度为E1,电势为φ1;A、C、F在B点处产生的电场强度为E2,电势为φ2。
根据对称性可知φ1等于φ2,E1沿OD方向,E2沿OB方向。
而F在D 点产生的电场强度方向沿OD方向,H在B点产生的电场强度沿OB方向,根据对称性以及电场的叠加可知B、D两点电场强度大小相同、方向不同。
而F在D点产生的电势与H在B点产生的电势相等,则根据电势的叠加可知B、D两点电势相等,故A正确,C错误;BD.根据对称性可知A、C两点在M产生的合场强为零,F、H两点在M产生的合场强沿OM 方向;H 、C 两点在N 产生的合场强为零,A 、F 在N 产生的合场强沿ON 方向,根据对称性以及电场的叠加可知M 、N 两点电场强度大小相同、方向不同。
而A 、C 在M 产生的电势与H 、C 在N 产生的电势相等,H 、F 在M 产生的电势又与A 、F 在N 产生的电势相等,根据电势的叠加可知M 、N 两点电势相等,故B 正确,D 错误。
故选AB 。
例题2.(多选)如图所示,一轻质弹簧下端系一质量为m 的书写式激光笔,组成一竖直悬挂的弹簧振子,在竖直平面内装有记录纸。
高中物理解题常用思维方法
高中物理解题常用思维方法高中物理解题常用思维方法一、逆向思维法逆向思维是解答物理问题的一种科学思维方法,对于某些问题,运用常规的思维方法会十分繁琐甚至解答不出,而采用逆向思维,即把运动过程的“末态”当成“初态”,反向研究问题,可使物理情景更简单,物理公式也得以简化,从而使问题易于解决,能收到事半功倍的效果。
高中物理解题常用思维方法二、对称法对称性就是事物在变化时存在的某种不变性。
自然界和自然科学中,普遍存在着优美和谐的对称现象。
利用对称性解题时有时可能一眼就看出答案,大大简化解题步骤。
从科学思维方法的角度来讲,对称性最突出的功能是启迪和培养学生的直觉思维能力。
用对称法解题的关键是敏锐地看出并抓住事物在某一方面的对称性,这些对称性往往就是通往答案的捷径。
高中物理解题常用思维方法三、图象法图象能直观地描述物理过程,能形象地表达物理规律,能鲜明地表示物理量之间的关系,一直是物理学中常用的工具,图象问题也是每年高考必考的一个知识点。
运用物理图象处理物理问题是识图能力和作图能力的综合体现。
它通常以定性作图为基础(有时也需要定量作出图线),当某些物理问题分析难度太大时,用图象法处理常有化繁为简、化难为易的功效。
高中物理解题常用思维方法四、假设法假设法是先假定某些条件,再进行推理,若结果与题设现象一致,则假设成立,反之,则假设不成立。
求解物理试题常用的假设有假设物理情景,假设物理过程,假设物理量等,利用假设法处理某些物理问题,往往能突破思维障碍,找出新的解题途径。
在分析弹力或摩擦力的有无及方向时,常利用该法。
高中物理解题常用思维方法五、整体、隔离法物理习题中,所涉及的往往不只是一个单独的物体、一个孤立的过程或一个单一的题给条件。
这时,可以把所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑,这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法;而把整体的某一部分(如其中的一个物体或者是一个过程)单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法,则称为隔离法。
《物理学对称性的解题方法归纳》
《物理学对称性的解题方法归纳》物理学对称性的解题方法归纳对称性在物理学中起着至关重要的作用,不仅为我们解释了自然界中的一些现象,还提供了解决问题的方法。
本文将归纳总结一些常见的物理学对称性解题方法。
1. 反射对称性反射对称性是指物体在镜面反射下保持不变。
在解题过程中,可以利用反射对称性来简化问题。
例如,通过考虑问题在镜像位置上的物理性质,可以简化计算,找到问题的对称解。
2. 旋转对称性旋转对称性是指物体在旋转一定角度后保持不变。
在解题中,可以利用旋转对称性简化问题。
例如,通过将问题转化为极坐标系来分析,可以减少计算量,找到问题的旋转对称解。
3. 平移对称性平移对称性是指物体在平移后保持不变。
通过利用平移对称性,可以简化问题的分析过程。
例如,在处理周期性问题时,可以将问题转化为周期性边界条件下的等效问题,从而简化计算。
4. 时间反演对称性时间反演对称性是指物理系统在时间反演操作下保持不变。
利用时间反演对称性,可以在求解问题时采用更简化的方法。
例如,通过分析问题的时间反演对称性,可以确定系统的守恒量和定态解。
5. 空间平移对称性空间平移对称性是指物体在空间平移后保持不变。
通过利用空间平移对称性,可以简化问题的分析和求解。
例如,可以通过考虑问题在不同位置上的物理性质,找到问题的对称解。
以上是物理学对称性的一些常见解题方法。
通过充分利用对称性,可以简化复杂的物理问题,提高解题效率。
在实际应用中,还可以将多种对称性组合应用,以更好地解决问题。
【第三轮】高考物理解题方法 - 04对称法解题
答: Mm= πρ h R3/8
O
O'
如图所示, 为两个固定的电荷 带等量同种电荷,O 为两个固定的电荷,带等量同种电荷 例12.如图所示,a,b为两个固定的电荷 带等量同种电荷 如图所示 点为两者连线的中点,O 是连线的中垂线.一个电子 一个电子(重 点为两者连线的中点 1,O2是连线的中垂线 一个电子 重 则电子穿过O再向右运 力不计),从 一侧沿O 方向射入,则电子穿过 力不计 从O1一侧沿 1O2方向射入 则电子穿过 再向右运 动的过程中,它的加速度 动的过程中 它的加速度 A. 逐渐变大 C. 先变小再变大 答: C
高三物理第三轮复习
第四讲
对称法解题
对称法解题
对称法:在研究物理问题时 一.对称法 在研究物理问题时 利用所研究的对象的对称 对称法 在研究物理问题时,利用所研究的对象的对称 特性来分析问题和处理问题的方法 对称法解题的特点:采用对称法可以避免繁琐的物理分 二.对称法解题的特点 采用对称法可以避免繁琐的物理分 对称法解题的特点 析和数学推导.而直接利用事物之间的对称关系得出结论; 析和数学推导.而直接利用事物之间的对称关系得出结论; 不仅使解决问题的步骤变得简捷, 不仅使解决问题的步骤变得简捷,而且对事物的结构有更 深刻的理解. 深刻的理解. 对称法的分类:(1)物理过程的对称;(2)运动轨迹的 物理过程的对称; 三.对称法的分类 对称法的分类 物理过程的对称 ) 对称; 对称;(3)镜象对称;(4)分割法;(5)填补法 )镜象对称; )分割法; )
答: A D
a o c
b
如图所示, 斜面的推力,使质 例10.如图所示,用平行于倾角为θ的光滑斜面的推力 使质 如图所示 用平行于倾角为θ的光滑斜面的推力 量为m的物体从静止开始沿斜面向上运动 的物体从静止开始沿斜面向上运动.当物体运动到斜 量为 的物体从静止开始沿斜面向上运动 当物体运动到斜 面的中点时撤去推力.物体恰好能到达斜面的顶端 物体恰好能到达斜面的顶端.则推力 面的中点时撤去推力 物体恰好能到达斜面的顶端 则推力 F的大小为 的大小为 A. 2mg(1-sinθ) θ C. 2mg cosθ θ B. 2mg sinθ θ D. 2mg(1+sinθ) θ
高中物理竞赛试题解题方法:对称法
高中物理竞赛试题解题方法:对称法例8:一无限长均匀带电细线弯成如图7—8所示的平面图形,其中AB 是半径为R 的半圆孤,AA ′平行于BB ′,试求圆心O 处的电场强度.解析:如图7—8—甲所示,左上14圆弧内的线元△L 1与右下直线上的线元△L 3具有角元△θ对称关系。
△L 1电荷与△L 3电荷在O 点的场强△E 1与△E 3方向相反,若它们的大小也相等,则左上与右下线元电场强度成对抵消,可得圆心处场强为零。
设电荷线密度为常量λ,因△θ很小,△L 1电荷与△L 3电荷可看做点电荷,其带电量λθλ321L q R q ∆=∆=当θθθλθcos cos ,2⋅∆=∆R q 有很小时又因为 ,cos cos ,2222222211RR K R R K r q K E R q K E θλθθθλ∆=⋅∆==∆=∆ 与△E 1的大小相同,且△E 1与△E 2方向相反,所以圆心O 处的电场强度为零.例9:如图7—9所示,半径为R 的半圆形绝缘线上、下14圆弧上分别均匀带电+q 和-q ,求圆心处的场强。
解析:因圆弧均匀带电,在圆弧上任取一个微小线元,由于带电线元很小,可以看成点电荷。
用点电荷场强公式表示它在圆心处的分场强,再应用叠加原理计算出合场强。
由对称性分别求出合场强的方向再求出其值。
在带正电的圆孤上取一微小线元,由于圆弧均匀带电,因而线密度2q Rλπ=。
在带负电的圆弧上必定存在着一个与之对称的线元,两者产生的场强如图7—9—甲所示。
显然,两者大小相等,其方向分别与x 轴的正、负方向成θ角,且在x 轴方向上分量相等.由于很小,可以认为是点电荷,两线元在O 点的场强为,2sin 222RhK R KR E ∆=∆⋅⋅=∆λθθλ 方向沿y 轴的负方向,所以O 点的合场强应对△E 求和。
即∑∑∑==∆=∆=∆=22224222RKqR R K h R K R h K E E πλλλ。
例10:电荷q 均匀分布在半球面ACB 上,球面的半径为R ,CD 为通过半球顶点C 与球心O 的轴线,如图7—10所示,P 、Q 为CD 轴线上在O 点两侧,离O 点距离相等的两点,已知P 点的电势为U P ,试求Q 点的电势U Q 。
高中物理学习方法之对称方法
高中物理学习方法之对称方法对称也是一种重要的思维方法。
对具体的物理问题而言,运用对称的方法往往可以化繁为简。
比如,竖直上抛运动和自由落体运动具有“时间反演操作”规律不变性。
时间反演就是让时间流向倒转,如同将物体的运动用录像机录下后倒过来放映,则竖直上抛就会变成自由落体。
还有,静电场和引力场的合场也可当作等效引力场处理,这对于我们处理问题可带来很大的方便。
化解过程层次:一般说来,复杂的物理过程都是由若干个简单的“子过程”构成的。
因此,分析物理过程的最基本方法,就是把复杂的问题层次化,把它化解为多个相互关联的“子过程”来研究。
探明中间状态:有时阶段的划分并非易事,还必需探明决定物理现象从量变到质变的中间状态(或过程)正确分析物理过程的关键环节。
理顺制约关系:有些综合题所述物理现象的发生、发展和变化过程,是诸多因素互相依存,互相制约的“综合效应”。
要正确分析,就要全方位、多角度的进行观察和分析,从内在联系上把握规律、理顺关系,寻求解决方法。
区分变化条件:物理现象都是在一定条件下发生发展的。
条件变化了,物理过程也会随之而发生变化。
在分析问题时,要特别注意区分由于条件变化而引起的物理过程的变化,避免把形同质异的问题混为一谈。
分清因果地位:物理学中有许多物理量是通过比值来定义的。
如R=U/R、E=F/q 等。
在这种定义方法中,物理量之间并非都互为比例关系的。
但学生在运用物理公式处理物理习题和问题时,常常不理解公式中物理量本身意义,分不清哪些量之间有因果联系,哪些量之间没有因果联系。
注意因果对应:任何结果由一定的原因引起,一定的原因产生一定的结果。
因果常是一一对应的,不能混淆。
循因导果,执果索因:在物理习题的训练中,从不同的方向用不同的思维方式去进行因果分析,有利于发展多向性思维。
原型启发法原型启发就是通过与假设的事物具有相似性的东西,来启发人们解决新问题的途径。
能够起到启发作用的事物叫做原型。
原型可来源于生活、生产和实验。
高中物理解题技巧之7.对称法
七、对称法方法简介由于物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中。
应用这种对称性它不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题,这种思维方法在物理学中称为对称法。
利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题。
赛题精析例1:沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ,抛出点离水平地面的高度为h ,距离墙壁的水平距离为s ,小球与墙壁发生弹性碰撞后,落在水平地面上,落地点距墙壁的水平距离为2s ,如图7—1所示。
求小球抛出时的初速度。
解析:因小球与墙壁发生弹性碰撞,故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性,碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球继续前进的轨迹相对称,如图7—1—甲所示,所以小球的运动可以转换为平抛运动处理,效果上相当于小球从A′点水平抛出所做的运动。
根据平抛运动的规律:2 x v t1y gt2=⎧⎪⎨=⎪⎩因为抛出点到落地点的距离为3s ,抛出点的高度为h ,代入后可解得:v0例2:如图7—2所示,在水平面上,有两个竖直光滑墙壁A和B ,间距为d ,一个小球以初速度v0从两墙正中间的O点斜向上抛出,与A和B各发生一次碰撞后正好落回抛出点O ,求小球的抛射角θ。
解析:小球的运动是斜上抛和斜下抛等三段运动组成,若按顺序求解则相当复杂,如果视墙为一平面镜,将球与墙的弹性碰撞等效为对平面镜的物、像移动,可利用物像对称的规律及斜抛规律求解。
物体跟墙A 碰撞前后的运动相当于从O ′点开始的斜上抛运动,与B 墙碰后落于O 点相当于落到O ″点,其中O 、O ′关于A 墙对称,O 、O ″对于B 墙对称,如图7—2—甲所示,于是有:020x v cos t 1y v sin t gt 2=θ⋅⎧⎪⎨=θ⋅-⎪⎩,落地时x 2d y 0=⎧⎨=⎩ 代入可解得:sin2θ =202gd v 所以,抛射角θ =12arcsin202gd v 例3:A 、B 、C 三只猎犬站立的位置构成一个边长为a 的正三角形,每只猎犬追捕猎物的速度均为v ,A 犬想追捕B 犬,B 犬想追捕C 犬,C 犬想追捕A 犬,为追捕到猎物,猎犬不断调整方向,速度方向始终“盯”住对方,它们同时起动,经多长时间可捕捉到猎物?解析:以地面为参考系,三只猎犬运动轨迹都是一条复杂的曲线,但根据对称性,三只猎犬最后相交于三角形的中心点,在追捕过程中,三只猎犬的位置构成三角形的形状不变,以绕点旋转的参考系来描述,可认为三角形不转动,而是三个顶点向中心靠近,所以只要求出顶点到中心运动的时间即可。
高中生必须掌握的9大物理解题思维方法
高中生必须掌握的9大物理解题思维方法包括:
1.转化和归结思维:把问题化繁为简、化难为易,把具体情况转化为典型情境,将未
知问题归结为已知问题。
2.隔离思维:将物理问题中的几个物体或一个物体的几个部分隔离开来,分别研究,
分析求解。
3.整体思维:把几个物体或事物的各个部分、各个方面、各种因素联系起来加以研
究,从而在整体上认识事物、解决问题。
4.假设思维:根据已知的科学事实和科学原理,对未知的自然现象及其规律提出猜想
与假设,是科学研究中的一种重要方法。
5.类比思维:把形式、性质、特征类似的问题放在一起研究,有助于揭示问题的本质
特征和规律。
6.极限思维:把某个物理量推向极端,从而得出有关结论的方法。
7.逆向思维:从结论或现象开始,反向分析问题的原因或条件,从而找到解决问题的
方法。
8.等效思维:在保证效果相同的前提下,将复杂的物理现象、物理过程转化为简单的
物理现象、物理过程来研究和处理的方法。
9.对称思维:利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接
抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题。
这些思维方法可以帮助高中生更好地理解和掌握物理知识,提高解题效率和准确性。
高中物理解题方法专题指导:对称法
高中物理解题方法专题指导对称法一.方法介绍由于物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中.应用这种对称性不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题,这种思维方法在物理学中称为对称法.物理中对称现象比比皆是,对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物像等等.一般情况下,对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等.用对称性解题的关键是敏锐地抓住事物在某一方面的对称性,这些对称性往往就是通往答案的捷径,利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题.二.典例分析例1如图所示,轻弹簧的一端固定在地面上,另一端与木块B相连,木块A放在木块B上,两木块质量均为m , 在木块A上施有竖直向下的力F,整个装置处于静止状态。
(1)突然将力F撤去,若运动中A、B不分离,则A、B共同运动到最高点时,B对A的弹力有多大?(2)要使A、B不分离,力F应满足什么条件?例2.如图甲所示,ab是半径为R的圆的一条直径,该圆处于匀强电场中,场强为E,在圆周平面内,将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出,抛出方向不同时,小球会经过圆周上不同的点,在这些所有的点中,到达c点时小球的动能最大.已知∠cab=300,若不计重力和空气阻力,试求:(1)电场方向与直径ab间的夹角θ;(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,小球恰好能落在c点,则初动能为多少?例3.如图所示,正方形匀强磁场磁区边界长为a,由光滑绝缘壁围成.质量为m、电量为q的带正电的粒子垂直于磁场方向和边界,从下边界的正中央的A 孔射人磁区中,粒子和壁碰撞时无能量和电量损失,不计重力和碰壁时间,设磁感应强度的大小为B ,粒子在磁场中运动半径小于a ,欲使粒子仍能从A 孔射出,粒子的入射速度应多大?在磁场中的运动时间是多少?并在下面框中画出轨迹图.例4.如上图甲所示,在半径为r 的圆柱形区域内,充满与圆柱轴线平行的匀强磁场,一长为3r 的金属棒MN 与磁场方向垂直地放在磁场区域内, 棒的端点MN 恰在磁场边界的圆周上,已知磁感应强度B 随时间均匀变化,其变化率为tB∆∆=k ,求MN 中产生的电动势为多大?三.强化训练( )1.如图所示,相对的两个斜面,倾角分别为370和530,在顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在足够长的斜面上.若不计空气阻力,则A 、B 两个小球在空中运动的时间之比(sin 370=0.6,COS 530=0.8)A .1:lB .4:3 C.16:9 D .9:1( )2.如图所示,两块相同的竖直木板A 、B 之间有质量均为m 的四块相同的砖,用两个大小均为F 的水平力压木板,使砖静止不动,设所有接触面间的动摩擦系数为μ,则第二块砖对第三块砖的摩擦力的大小为A .0B . mgC .μFD .2mg3.如上图所示,一块均匀的半圆形薄电阻合金片,将它按图甲方式接在电极A 、B 之间,其电阻为R ,将它按图乙方式接在电极C 、D 之间,求其电阻值.(电极电阻忽略不计)4.沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ,抛出点离水平地面的高度为h ,距离墙壁的水平距离为s ,小球与墙壁发生弹性碰撞后,落在水平地面上,落地点距墙壁的水平距离为2s ,如图a 所示.求小球抛出时的初速度.5.如图所示,在空间中的A、B两点固定着一对等量正点电荷,有一带电微粒在它们产生的电场中运动,设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用,带电微粒在电场中所做的运动可能是:A.匀变速直线运动、B.匀速圆周运动、C类似平抛运动、D.机械振动.现有某同学分析如下:带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类似平抛运动,因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用,所以A、C是错误的,也不可能做匀速圆周运动,因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力,图示中两点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力,所以B也是错误的.只有D正确,理由是在AB 连线中点O两侧对称位置之间可以做机械振动。
高中奥林匹克物理竞赛解题方法 七 对称法 上
七、对称法方法简介由于物质世界存在某些对称性,使得物理学理论也具有相应的对称性,从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中. 应用这种对称性它不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题,这种思维方法在物理学中称为对称法. 利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题.赛题精析例1:沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ,抛出点离水平地面的高度为h ,距离墙壁的水平距离为s , 小球与墙壁发生弹性碰撞后,落在水平地面上,落地点距墙壁的水平距离为2s ,如图7—1所示. 求小球抛出时的初速度.解析:因小球与墙壁发生弹性碰撞, 故与墙壁碰撞前后入射速度与反射速度具有对称性, 碰撞后小球的运动轨迹与无墙壁阻挡时小球继续前进的轨迹相对称,如图7—1—甲所示,所以小球的运动可以转换为平抛运动处理, 效果上相当于小球从A ′点水平抛出所做的运动. 根据平抛运动的规律:⎪⎩⎪⎨⎧==2021gt y t v x 因为抛出点到落地点的距离为3s ,抛出点的高度为h 代入后可解得:hg s y g x v 2320== 例2:如图7—2所示,在水平面上,有两个竖直光滑墙壁A 和B ,间距为d , 一个小球以初速度0v 从两墙正中间的O 点斜向上抛出, 与A 和B 各发生一次碰撞后正好落回抛出点O , 求小球的抛射角θ.解析:小球的运动是斜上抛和斜下抛等三段运动组成, 若按顺序求解则相当复杂,如果视墙为一平面镜, 将球与墙的弹性碰撞等效为对平面镜的物、像移动,可利用物像对称的规律及斜抛规律求解.物体跟墙A 碰撞前后的运动相当于从O ′点开始的斜上抛运动,与B 墙碰后落于O 点相当于落到O ″点,其中O 、O ′关于A 墙对称,O 、O ″对于B 墙对称,如图7—2—甲所示,于是有 ⎩⎨⎧==⎪⎩⎪⎨⎧-==0221sin cos 200y d x gt t v y t v x 落地时θθ图7—1代入可解得20202arcsin 2122sin v dg v dg ==θθ所以抛射角 例3:A 、B 、C 三只猎犬站立的位置构成一个边长为a 的正三角形,每只猎犬追捕猎物的速度均为v ,A 犬想追捕B 犬,B 犬想追捕C 犬,C 犬想追捕A 犬,为追捕到猎物,猎犬不断调整方向,速度方向始终“盯”住对方,它们同时起动,经多长时间可捕捉到猎物? 解析:以地面为参考系,三只猎犬运动轨迹都是一条复杂的曲线,但根据对称性,三只猎犬最后相交于三角形的中心点,在追捕过程中,三只猎犬的位置构成三角形的形状不变,以绕点旋转的参考系来描述,可认为三角形不转动,而是三个顶点向中心靠近,所以只要求出顶点到中心运动的时间即可.由题意作图7—3, 设顶点到中心的距离为s ,则由已知条件得 a s 33=由运动合成与分解的知识可知,在旋转的参考系中顶点向中心运动的速度为v v v 2330cos ==' 由此可知三角形收缩到中心的时间为 v a v s t 32='=此题也可以用递推法求解,读者可自己试解.例4:如图7—4所示,两个同心圆代表一个圆形槽,质量为m ,内外半径几乎同为R. 槽内A 、B 两处分别放有一个质量也为m 的小球,AB 间的距离为槽的直径. 不计一切摩擦. 现将系统置于光滑水平面上,开始时槽静止,两小球具有垂直于AB 方向的速度v ,试求两小球第一次相距R 时,槽中心的速度0v .解析:在水平面参考系中建立水平方向的x 轴和y 轴.由系统的对称性可知中心或者说槽整体将仅在x 轴方向上运动。
高二物理 对称法解题举隅 学法指导
高二物理 对称法解题举隅 学法指导河南 马栋梁对称法是利用物质世界的对称性分析、解决物理问题的一种方法。
对称,反映了物质世界的和谐、优美和均衡。
对称给人以和谐的美感,源于对称对象的内在平衡与稳定,可以使人衍生出许多创新的思维模式。
从科学思维的角度看,对称最突出的功能,是启迪和培养直觉思维,使问题的求解变得流畅而简明,同时还能提高思维的敏捷性和深刻性。
在解决问题的过程中享受到思维美的愉悦。
下面例谈一下对称法在物理解题中的体现。
一、利用对称法解题的思路1. 领会物理情景,选取研究对象。
在仔细审题的基础上,通过题目的条件、背景、设问,深刻剖析物理现象及过程,建立清晰的物理情景,选取恰当的研究对象,如运动的物体、运动的某一过程或某一状态。
2. 透析研究对象的属性、运动特点及规律。
3. 寻找研究对象的对称性特点。
在已有经验的基础上通过直觉思维,或借助对称原理的启发进行联想类比,来分析挖掘研究对象在某些属性上的对称性特点,这是解题的关键环节。
4. 利用对称性特点,依物理规律,对题目求解。
二、典题赏析例1. 如图1所示,铅板(A )的右表面上有一个放射源(Q ),以速度0v 释放β射线(质量为m 、电量为e )。
在距A 板为d 处,有一金属网B ,且A 、B 之间的电场强度为E ;在距B 板为L 处有一个荧光屏C ,求在β粒子激发下,荧光屏发光的最大范围。
图1 图2解析:平行于A 板发射的β粒子,在电场中的运动类似于平抛运动,纵向偏移最大,如图2所示,且为:Eedm 2v a d 2v t v y 00101===。
在B 、C 之间,β粒子以速度v 做匀速直线运动,到达C 时,增加的偏移为: Eed2m L v ad2L v v L v t v y 00y 0202====。
因为β粒子向各个方向的运动具有对称性,所以荧光屏上发光面为圆平面,且半径为: ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=d 2L 1Ee md 2v y y R 021。
高三物理对称法知识点汇总
高三物理对称法知识点汇总1. 起源和定义对称法是物理学中的一种重要方法,用于研究和解释各种物理现象和定律。
它基于对称性的概念,通过对物理系统的对称性进行分析,揭示和推导出物理规律和关系。
2. 对称法的分类对称法可以分为几种不同的分类,包括空间对称、时间对称、粒子对称等。
其中,空间对称是最常见且重要的一种对称法。
在物理学中,我们常常利用这种对称来推导出各种定律和方程。
3. 空间对称空间对称是指物理系统在空间变换下保持不变。
常见的空间对称操作包括平移、旋转和反射。
通过对物理系统进行空间变换,我们可以得到一些重要的结论,例如动量守恒和角动量守恒等。
4. 时间对称时间对称是指物理系统在时间变换下保持不变。
在物理学中,时间对称性是非常重要的概念。
根据时间对称性,我们可以推导出许多重要的物理规律,例如能量守恒和电荷守恒等。
5. 粒子对称粒子对称是指物理系统在粒子变换下保持不变。
在粒子物理学中,粒子对称性是一种非常重要的概念。
通过对粒子进行变换,我们可以推导出许多重要的结果,例如规范对称和CP对称等。
6. 对称法的应用对称法在物理学中有着广泛的应用。
它不仅可以用于解释各种物理现象和定律,还可应用于研究物质结构和相变等问题。
此外,对称法在粒子物理学、量子力学和相对论等领域也有着重要的地位。
7. 对称法的发展和前景随着现代物理学的发展,对称法正在不断地得到扩展和应用。
许多新的对称原理和对称群被发现,并被应用于各种领域。
对称法的研究将有助于我们更好地理解宇宙、物质和自然界的本质。
总结:对称法作为物理学中的一种重要方法,通过对物理系统的对称性进行分析,揭示和推导出物理规律和关系。
主要包括空间对称、时间对称和粒子对称。
它在解释各种物理现象和定律,研究物质结构和相变等方面都有着广泛的应用。
随着现代物理学的发展,对称法也在不断地扩展和应用,为我们更好地理解自然界提供了丰富的思路和方法。
高中物理解题技巧:对称法
高中物理解题技巧:对称法对称现象是物理现象和规律中普遍存在的,它不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律,更能帮助我们解决某些具体的物理问题。
利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题。
在平抛中,我们可以利用对称法来解决问题。
例如,考虑一个斜面上有两个小球,倾角分别为37°和53°,以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出。
如果不计空气阻力,我们需要求出A、B两个小球在空中运动的时间之比。
通过对称地作出53°斜面,我们可以发现向左水平抛出的A球必定先碰到37°的斜面,因此t_A<t_B。
通过排除法,我们可以得出答案为D。
在另一个例子中,我们需要求出一个沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出的弹性小球A的初速度。
由于小球与墙壁发生弹性碰撞,入射速度与反射速度具有对称性,因此小球的运动可以转换为平抛运动处理。
通过平抛运动的规律,我们可以求出小球抛出时的初速度。
除了平抛,我们还可以运用简谐振动的对称性迅速解题。
例如,考虑一个劲度系数为k的轻质弹簧,直立在地面上,在其上端轻放一个质量为m的物体,则弹簧的最大压缩量为多少?由于物体在竖直方向做简谐运动,我们可以利用简谐运动的对称性,求出物体下降的最大高度即弹簧最大压缩量。
在另一个例子中,我们需要求出必须在上面木板上施加多大的压力F,才能使撤去此力后,上板跳起来恰好使下板离地。
由于木板连接在一起,我们可以利用对称法,将问题转化为两个木板分别受到重力作用的问题。
通过求解两个木板分别受重力作用的情况,我们可以得出上面木板需要施加的压力大小。
总之,对称法是解决物理问题的一种有效方法,可以帮助我们快速简便地求解问题。
在实际应用中,我们可以根据具体情况灵活运用对称法,提高解题效率。
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物理解题技巧高中对称法
物理解题技巧高中自然界和自然科学中,普遍存在着优美和谐的对称现象.对称性就是事物在变化时存在的某种不变性.物理中对称现象比比皆是,对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物和像等等.一般情况下对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等.利用对称性解题时有时能一眼看出答案,大大简化解题步骤.从科学思维方法的角度来讲,对称性最突出的功能是启迪和培养学生的直觉思维能力.用对称性解题的关键是敏锐地看出并抓住事物在某一方面的对称性,这些对称性往往就是通往答案的捷径.
静力学问题解题的思路和方法
确定研究对象:并将“对象”隔离出来-。
必要时应转换研究对象。
这种转换,一种情况是换为另一物体,一种情况是包括原“对象”只是扩大范围,将另一物体包括进来。
分析“对象”受到的外力,而且分析“原始力”,不要边分析,边处理力。
以受力图表示。
根据情况处理力,或用平行四边形法则,或用三角形法则,或用正交分解法则,提高力合成、分解的目的性,减少盲目性。
对于平衡问题,应用平衡条件∑F=0,∑M=0,列方程求解,而后讨论。
认识物体的平衡及平衡条件
对于质点而言,若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运
动,即加速度为零,则称为平衡,欲使质点平衡须有∑F=0。
若将各力正交分解则有:∑FX=0,∑FY=0。
这里应该指出的是物体在三个力(非平行力)作用下平衡时,据∑F=0可以引伸得出以下结论:
这三个力矢量组成封闭三角形。
任何两个力的合力必定与第三个力等值反向。
对物体受力的分析及步骤
明确研究对象
分析物体或结点受力的个数和方向,如果是连结体或重叠体,则用“隔离法”
作图时力较大的力线亦相应长些
每个力标出相应的符号(有力必有名),用英文字母表示
用正交分解法解题列动力学方程
受力不平衡时
一些物体的受力特征:轻杆或弹簧对物体可以有压力或者拉力。
绳子或橡皮筋可受拉力不能受压力,同一绳放在光滑滑轮或光滑挂钩上,两侧绳子受力大小相等,当三段以上绳子在交点打结时,各段绳受力大小一般不相等。
受力分析步骤:
判断力的个数并作图:重力;接触力(弹力和摩擦力);场力(电场力、磁场力)
判断力的方向:
根据力的性质和产生的原因去判;
a由牛顿第三定律去判;
b由牛顿第二定律去判(有加速度的方向物体必受力)。
运动学解题的基本方法、步骤
运动学的基本概念(位移、速度、加速度等)和基本规律是我们解题的依据,是我们认识问题、分析问题、寻求解题途径的武器。
只有深刻理解概念、规律才能灵活地求解各种问题,但解题又是深刻理解概念、规律的必需环节。
根据运动学的基本概念、规律可知求解运动学问题的基本方法、步骤为
审题。
弄清题意,画草图,明确已知量,未知量,待求量。
动力学解题的基本方法
我们用动力学的基本概念和基本规律分析求解动力学习题.由于动力学规律较复杂,我们根据不同的动力学规律把习题分类求解。
应用牛顿定律求解的问题,
这种问题有两种基本类型:(1)已知物体受力求物体运动情况,(2)已知物体运动情况求物体受力.这两种基本问题的综合题很多。
从研究对象看,有单个物体也有多个物体。
根据牛顿定律解答习题的基本方法是
根据题意选定研究对象,确定m。
分析物体受力情况,画受力图,确定。
分析物体运动情况,确定a。
根据牛顿定律、力的概念、规律、运动学公式等建立解题方程。
验算,讨论。
以上、、是解题的基础,它们常常是相互联系的,不能截然分开。
2应用动能定理求解的问题
根据动能定理可求功、力、位移、动能、速度大小、质量等。
应用动能定理解题的基本方法是·
选定研究的物体和物体的一段位移以明确m、s。
分析物体受力,结合位移以明确。
分析物体初末速度大小以明确初末动能。
然后是根据动能定理等列方程,解方程,验算讨论。
3应用动量定理求解的问题
从动量定理能求冲量、力、时间、动量、速度、质量等。
看看网友们都有什么想法
网友1
V中的平方减V始的平方=2as/2 V末的平方减V始的平方=2as,一式乘以二等于二式得解
网友2
递推法
方法简介
递推法是解决物体与物体发生多次作用后的情况.即当问题中涉及相互联系的物体较多并且有规律时,应根据题目特点应用数学思想将所研究的问题归类,然后求出通式.具体方法是先分析某一次作
用的情况,得出结论.再根据多次作用的重复性和它们的共同点,把结论推广,然后结合数学知识求解.用递推法解题的关键是导出联系相邻两次作用的递推关系式.
网友3
V中的平方减V始的平方=2as/2 V末的平方减V始的平方=2as,一式乘以二等于二式得解
1力学与运动学2能量守恒是整个高中物理的精华所在。
高中的解题都是围绕这两者展开(光学例外),能熟练完美地应用这两个工具是大题目成败的关键。
选择题就是在易错点方面,各种公式定理方面要下大力气。
尤其是光学的光路及衍射等的推断,电学的电路,磁学等,其实这些也是实验题考察的重点。
读好物理的关键是多做题,并且一定一定要做题后思考有没有其他解法,做错的原因,对题目做法多总结归纳。
——这个只能努力,没有捷径。