材料選擇和物理微元法的應用

李蘇濛

【摘要】在物理學習中，由于物理題目中的內容過于抽象，并且會應用大量的數學知識，這使我們在解題過程中往往存在很大困難。微元法是物理問題中的常用解決方法，該方法通過對復雜物理問題進行無限細分，然后對其中的某一個微小單元利用我們熟知的物理規律來進行討論，從而使復雜的物理問題得以迅速解決。而在物理微元法的應用過程中，對材料的選擇是其關鍵所在。為此，本文便對材料選擇和物理微元法的應用進行深入的探討。

【關鍵詞】材料選擇 物理微元法 應用策略

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）30-0153-01

引言

在物理問題的分析與解決過程中，微元法作為一種重要的思維方法，在物理學科中有著非常重要的應用。微元法著重在于培養我們從部分到整體的邏輯思維，其在對復雜物理問題進行分析與解決時，通過對該問題進行細分，然后對某一細分部分進行討論，以此分析其物理規律，并逐步擴大到整個問題的物理規律分析當中，以此實現對復雜物理問題的快速解決。該方法能夠將復雜問題簡單化，這也使其在物理知識體系中發揮著極為重要的作用。而在物理微元法應用過程中，對材料進行合理選擇，使物理問題的解決更貼近于實際生活，這無疑能夠幫助我們學生更加靈活的應用物理微元法。

一、材料選擇和物理微元法在實際問題解決中的應用意義

在物理世界中有著許多的物理問題需要解決，對這些物理問題進行解決有助于促進人類發展，但這些物理問題往往非常復雜，因此急需要通過各種方法來予以解決。微元法便是解決物理問題的一種常見方法，眾所周知，許多物理問題都與實際生活密切相關，因此在利用微元法對物理問題進行解決時，如果不能將其與實際生活聯系到一起，必然會使微元法的應用失去根本意義。因此，必須要對材料進行合理的選擇，這樣才能使微元法與實際生活緊密的聯系起來，并通過對復雜物理問題的解決，將這種解題思路有效的應用到實際生活當中。在利用微元法對某些物理問題進行處理時，特別是連續體問題，可將其分解成若干個元過程，比如質量元、面積元、時間元等，在這些元過程中，都需要遵循相應的物理規律，我們只需要對這些分解后的元過程進行分析，并利用物理思想或相應的數學方法來對其進行處理，就能夠實現對復雜物理問題的求解，并且也能進一步加深我們對物理規律的認識，從而起到提高分析能力與鞏固知識的作用。由此可見，材料選擇和物理微元法在實際問題解決中有著多么重要的應用意義。不過，在對物理微元法及對材料進行選擇時，必須要遵循相應的原則，特別是在微元進行選取時，應通過相應的疊加演算來獲得，同時確保微元及微元量能夠具有“可加性”特征。此外，為了確保微元能夠在疊加域中實現完整疊加，應根據量中的序來實現相關微元的選擇。

二、材料選擇和物理微元法的應用實例分析

（一）在受力問題中的應用

在眾多的物理問題中，物理受力問題是非常常見的，而且該類問題與實際生活有著十分密切的聯系，因此在利用物理微元法在對這類問題進行解決時，其材料的合理選擇將直接關系到物理微元法在某一具體實際生活問題的應用。以下通過舉例的方式來說明材料選擇和物理微元法在對受力問題中的具體應用。

例如，對于某一條處于均勻閉合狀態的細繩來說，細繩的質量為m，而該細繩則是套在一個鐵圓錐中的，該鐵圓錐的半頂角用？姿表示，求細繩在處于平衡狀態時所承受的具體張力。在對這類問題進行求解時可以明確的是，該題目中的材料選擇為細繩和鐵圓錐，而這兩樣材料在實際生活中是非常常見的。根據該題的題意可知，細繩是被套在鐵圓錐上的，而鐵圓錐的表面則較為光滑，由此可以了解到細繩在處于力的平衡狀態時，其在鐵圓錐中的每個受力點的受力是一致的，在應用物理微元法進行解決時，如果將細繩作為本題的研究對象，無疑會使該類問題的求解變得非常困難，這是因為微元法是以分解后的某一微元來作為研究對象的，而以細繩來作為研究對象則需要對所有的微元進行研究，這不僅會使研究內容大大增加，也不利于問題的解決。因此，在對該問題進行求解時，只需要將細繩在鐵圓錐中的某一點作為研究對象，通過對其受力狀態的分析來達到解決問題的目的。

（二）在功的計算中的應用

功的計算問題也是常見的物理問題，由于在某些情況下物體上的外力是根據時間與位置的不同而發生變化的，因此許多情況下無法利用功=距離×力來進行計算。舉例說明，在某一平面中存在兩個質量分別為m1與m2的物體，兩個物體間的距離是a，隨后質量為m2的物體沿著水平方向接近于質量為m1的物體，此時兩物體間的間距為b，求出克服m1對m2的萬有引力的作功大小。在該問題中，要想使題目的理解變得更加容易，應將其與實際生活相聯系，而這便需要對材料進行合理選擇，然后利用物理微元法來對距離的微小區間進行劃分，通過對某一微小區間的萬有引力進行分析，并逐步擴大到整個區間，進而實現對該類物理問題的解決。

結語

本文通過對上述兩種物理問題解決中微元法的具體應用進行分析，以此探討了材料選擇與物理微元法在實際問題中的具體解決思路。由此可見，在物理問題求解中，不能利用常規分析方法來進行求解，對某一問題進行整體分析，遠遠不如局部分析有效，因此，通過對某一物理問題進行合理的材料選擇，然后通過微元法來對問題的整體進行劃分，并取一微小單元來進行分析，然后通過求和的方式就能獲得想要的答案。此外，雖然微元法在物理問題的求解中應用較少，但其在對某些實際生活中的物理題目進行求解時卻十分有效，如曲線運動類問題等，因此我們學生在后續的物理學習中，更應多多了解微元法，以此提高我們對實際物理問題的解決能力。

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