填補(bǔ)法在高中物理非常規(guī)習(xí)題解答中的應(yīng)用

(安徽省明光市明光中學(xué)，安徽 滁州 239400)

填補(bǔ)法在高中物理非常規(guī)習(xí)題解答中的應(yīng)用

席貽鵬

(安徽省明光市明光中學(xué)，安徽 滁州 239400)

高中物理中存在一類較難處理的非常規(guī)問題，本文通過幾個(gè)實(shí)例，淺談通過填補(bǔ)法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯瑢⒎浅Ｒ?guī)問題轉(zhuǎn)化為較容易求解的常規(guī)問題，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

高中物理；填補(bǔ)法；解題

1 引言

在高中物理教學(xué)中，有很多處理問題的方法,如等效法、極值法、整體法與隔離法、逆向思維法和圖像法等，每個(gè)方法都有著自己獨(dú)特的用處。“填補(bǔ)法”作為物理學(xué)中的一種重要方法，有著不可替代的作用。本文簡(jiǎn)單介紹了“填補(bǔ)法”的概念、為什么要用“填補(bǔ)法”以及如何用“填補(bǔ)法”處理高中物理中的一些非常規(guī)問題。

2 “填補(bǔ)法”在高中物理解題中的應(yīng)用

在物理學(xué)中，“填補(bǔ)法”是指將不完整的模型補(bǔ)充一些條件組成一個(gè)完整模型，將問題轉(zhuǎn)化為完整模型與補(bǔ)充條件的差值問題。例如，可以通過“填補(bǔ)法”，將一些非常規(guī)問題轉(zhuǎn)化為常規(guī)問題，在與原題條件不相違背的前提下，如果適當(dāng)?shù)靥钛a(bǔ)一定的物理模型、裝置，或者一定的物理過程、物理量等，往往可以使問題由“死”變“活”，由“繁”變“簡(jiǎn)”，從而促成問題的解決。這種題型是高考物理中常考的題型，學(xué)生需要注意這方面的訓(xùn)練。

2.1 “填補(bǔ)法”在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用

圖1

例1:如圖1所示，沿水平方向向一個(gè)豎直光滑的墻壁拋出一個(gè)小球A，拋出點(diǎn)離水平地面的高度為h，離墻壁的水平距離為s，小球與墻壁發(fā)生彈性碰撞后，落在水平地面上且落點(diǎn)距墻壁的水平距離為2s，求小球拋出時(shí)的初速度大小。

圖2

學(xué)情分析：本題的常規(guī)做法是將運(yùn)動(dòng)過程分成兩段，第一段是平拋，第二段為斜拋，再利用速度分解，得出全程豎直方向和水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而列方程求解，需要學(xué)生能很好地理解合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)概念，稍顯復(fù)雜。

處理技巧：如圖2所示，可以根據(jù)對(duì)稱性，將小球的整體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平拋運(yùn)動(dòng)來處理。

教學(xué)反思：高中物理主要研究的是勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)，解題時(shí)只要抓住這些運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，合理選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式便可進(jìn)行求解。有時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)看起來比較復(fù)雜，如能根據(jù)已知規(guī)律通過“填補(bǔ)法”將其補(bǔ)成熟悉的運(yùn)動(dòng)模型，可很方便地進(jìn)行求解。

2.2 “填補(bǔ)法”在動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用

圖3

學(xué)情分析:本題易錯(cuò)之處為求F時(shí)沒注意到萬有引力定律公式的適用范圍，盲目套公式求解，從而得出錯(cuò)誤結(jié)論。

2.3 “填補(bǔ)法”在靜電學(xué)中的應(yīng)用

例3：如圖4所示，距無限大金屬板正前方L處，有正點(diǎn)電荷q，金屬板接地，求距金屬板d處a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E(點(diǎn)電荷q與a連線垂直于金屬板)。

圖4 圖5

學(xué)情分析:學(xué)生只學(xué)過點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)及勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算，對(duì)于此種板類場(chǎng)強(qiáng)的求解，高中生難以直接進(jìn)行計(jì)算。

處理技巧:如圖5所示，設(shè)想金屬板左側(cè)與+q對(duì)稱處放點(diǎn)電荷-q，其效果與題干中的電場(chǎng)效果一致，問題變成了兩點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算，學(xué)生就非常熟悉了。

教學(xué)反思：在高中物理“電場(chǎng)”一章，求解電場(chǎng)強(qiáng)度為常見的問題，但我們只要求學(xué)生掌握三種常見的場(chǎng)強(qiáng)公式。點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式，有其適用條件，此時(shí)我們可以根據(jù)電場(chǎng)線分布特點(diǎn)，通過“填補(bǔ)法”將陌生的情景轉(zhuǎn)化為熟悉的情景，進(jìn)行有效的處理。

2.4 “填補(bǔ)法”在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用

例4：如圖6所示，在半徑為r的無限長(zhǎng)圓柱形的區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與圓柱的軸平行。一根長(zhǎng)為r的細(xì)金屬桿與磁場(chǎng)方向垂直地放在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，桿的兩端恰在圓周上。設(shè)B隨時(shí)間t的變化率為k，求桿中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

圖6 圖7

學(xué)情分析：在電磁感應(yīng)中求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，一般來說動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的研究對(duì)象是導(dǎo)體桿，感生電動(dòng)勢(shì)的研究對(duì)象是閉合回路，但本題只有一根桿，在高中階段直接求解是不可能的。

處理技巧：根據(jù)對(duì)稱性，利用“填補(bǔ)法”轉(zhuǎn)化成閉合回路進(jìn)行求解。

教學(xué)反思：感生電動(dòng)勢(shì)的求解通常涉及閉合回路，但有的題目不滿足這些常見條件，此時(shí)可以通過“填補(bǔ)法”進(jìn)行轉(zhuǎn)化，根據(jù)對(duì)稱性進(jìn)行求解。

王笑卿.補(bǔ)償思維在中學(xué)物理解題中的用法[J].中文信息,2014,(2).