隔离法和整体法

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1.所谓隔离法，就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方法．

隔离法的两种类型：

(1)对象隔离：即为寻求与某物体有关的所求量与已知量之间的关系，将某物体从系统中隔离出来．

(2)过程隔离：物体往往参与几个运动过程，为求解涉及某个过程中的物理量，就必须将这个过程从全过程中隔离出来．

2．所谓整体法，是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法，也包括两种情况：

(1)整体研究物体体系：当所求的物理量不涉及系统中某个物体的力和运动时常用．

(2)整体研究运动全过程：当所求的物理量只涉及运动的全过程时常用．

等效法

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等效法是物理学中一个基本的思维方法，其实质是在效果相同的条件下，将复杂的情景或过程变换为简单的情景或过程．

1．力的等效

合力与分力具有等效性，将物体所受的多个恒力等效为一个力，就把复杂的物理模型转化为相对简单的物理模型，大大降低解题难度．

2.运动的等效

由于合运动和分运动具有等效性，所以平抛运动可看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。

“小船过河”中小船的运动可以看作是沿水流的方向的匀速直线运动和垂直于河岸方向的匀速直线运动的合运动。 在计算大小不变方向变化的阻力做功时，如空气阻力做功的时候，可以应用公式Ｗ＝ｆＳ，只是式中的Ｓ是路程而不是位移，不管物体的运动方向如何变，均可等效为恒力ｆ作用下的单向直线运动。

3．物理过程的等效

若一个研究对象从同一初始状态出发，分别经过两个不同过程而最后得到的结束状态相同，这两个过程是等效的．

4.模型的等效

等效就是相互替代的效果相同。利用等效法，不仅可以使非理想模型变为理想模型，使复杂问题变成简单问题，而且可以使感性认识上升到理性认识，使一般理性认识升华到更深层次。

在解题过程中，我们应用最多的、最典型的物理模型并不是很多，如碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等等。

5.实验原理的等效

在高中物理力学实验中，几乎可以说离开了等效的思想将“寸步难行”。

在《力的测量》中根据平衡的条件，利用等效的观点，将我们要测量的力等效为弹簧中的弹力，将物体受到的重力等效为处于平衡状态的物体受到的支持面的支持力或悬挂物的拉力。

在《验证力的平行四边形定则》实验中更是充分运用了等效的观点。用一个力的作用效果与两个力的作用效果相同――使橡皮筋伸长至某一位置，从而得到这一个力可以等效为那两个力。

在《验证动量守恒定律》实验中等效的运用更是达到了极至。由于小球作从相同的高度开始做平抛运动，所以其在空中的飞行时间相同。取飞行时间为单位时间，可以用水平射程来表示水平方向的速度。也就是水平速度由水平射程等效替代。

【例1：】如图所示，一半径为R的光滑圆弧槽∠POM<50，P为圆弧槽的最低点，且OP在竖直方向上，以小球B从N点由静止开始释放，另一小球A同时从O点由静止开始释放，问哪个球先到达P点。

【例2：】如图所示，两个底面积都是S的圆桶放在同一说平面上，桶内装水，水面高度分别h1和h2，已知水的密度为ρ，现把连接两桶的阀门K打开，直至两桶水面高度相等，这一过程中，水的重力势能如何变化？变化多少？水的动能如何变化？变化多少（不计阻力）

【解析】本题中阀门K打开后，左桶中的水逐渐流向右桶，直至两桶水面高度相等。这一过程中我们无需详求其中的细节。如果观察开始的状态和结束的状态（如图）。整个过程可等效为左桶中(h1+h2)/2高度以上的部分即阴影部分移动到右桶中阴影部分。

这一部分水的质量m=ρS(h1+h2)/2；重心下降高度h=(h1-h2)/2；

所以在不计阻力的情况下，水的重力势能减小，减小了ρgS(h12-h22)/4。水的动能增加，增加了ρgS(h12-h22)/4。

极值法

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描述某一过程的物理量在变化过程中，由于受到物理规律或条件的制约，其取值往往只能在一定范围内才能符合物理问题的实际，而在这一范围内该物理量可能有最大值、最小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值．

极值问题求解方法有以下几种：

极限思维法

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极限思维方法是一种比较直观、简捷的科学方法．在物理学的研究中，常用它来解决某些不能直接验证的实验和规律，例如伽利略在研究从斜面上滚下的小球运动时，将第二个斜面外推到极限——水平面；

在物理习题中，有些题涉及的物理过程往往比较复杂，而这个较为复杂的物理过程又隶属于一个更大范围的物理全过程，需把这个复杂的物理全过程分解成几个小过程，而这些小过程的变化是单一的，那么，采用极限思维方法选取全过程的两个端点及中间的奇变点来进行分析，其结果包含了所要讨论的物理过程，从而使求解过程简单、直观．

【例】如下图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一个质量为m0的平盘，盘中有一质量为m的物体，当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了l.今向下拉盘使弹簧再伸长Δl后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度之内，则刚松手时盘对物体的支持力等于( )

【解析】假设题给条件中Δl＝0，其意义是没有将盘往下拉，则松手放开，弹簧的长度不会变化，盘仍静止，盘对物体的支持力大小应为mg.

将Δl＝0代入四个备选答案中，只有答案A能得到mg，可见只有答案A正确，故本题应选A.

图象法

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运用图象解答物理问题的步骤

1．看清纵横坐标分别表示的物理量；

2．看图象本身，识别两物理量的变化趋势，从而分析具体的物理过程；

3．看两相关量的变化范围及给出的相关条件，明确图线与坐标轴的交点、图线斜率、图线与坐标轴围成的“面积”的物理意义．

【例】(2012全国新课标).如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 （ ）。

A.N1始终减小，N2始终增大 B.N1始终减小，N2始终减小

C.N1先增大后减小，N2始终减小 D.N1先增大后减小，N2先减小后增大

【解析】本题考查物体的动态平衡，对球受力分析可知，N1 与N2的合力为定值，与重力反向等大。作图。由图形可 知，当板缓慢转动中，N1与N2的方向便发生如图示变 化，但合力不变，可得答案B。

临界条件法

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物理系统由于某些原因而发生突变时所处的状态，叫做临界状态．临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”两种状态，突变的过程是从量变到质变的过程，在临界状态前后，系统服从不同的规律，按不同的规律运动和变化．

如光学中折射现象的“临界角”、超导现象中的“临界温度”、核反应中的“临界体积”、光电效应中的极限频率、静摩擦现象中的最大静摩擦力等．

在中学物理中像这样明确指出的临界值是容易理解和掌握的，但在高考题中常常是不明确的提出临界值，而又必须通过运用所学知识去分析临界条件、挖掘出临界值．在物理问题中，很多都涉及临界问题，分析临界问题的关键是寻找临界状态的条件．

解决临界问题，一般有两种基本方法：

1．以定理、定律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特殊规律和特殊解．

2．直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求解出研究问题的规律和解．