巧析物理过程,突破思维瓶颈

对物理过程的分析和推理，是培养考生思维能力、综合分析问题能力的有效途径．考生能否准确地分清物理过程是解决物理问题的关键，反映出考生分析、解决物理问题能力的高低．因此，历年高考试卷都设置有一系列物理过程分析的试题．

方法指要

1.解决思路：（1）审——初步了解全过程，构建大致过程图景；（2）分——将全过程进行分解，分析每个过程的规律；（3）解——找到子过程的联系，寻找解题方法．

2.分析要点：（1）题目中有多少个物理过程?（2）每个过程有什么特点?（3）每个过程满足什么物理规律?

典例分析

一、动态变化过程题

描述物理现象的各物理量之间常存在着相互依赖、相互制约的关系，当其中某个物理量或物理条件发生变化时，其他物理量也按照物理规律发生变化，这样的问题通常称之为动态变化问题．突破该类问题的关键在于首先区分出变量和不变量，进而挖掘变量间的相互依赖、相互制约关系；其次通过统筹分析，依据物理规律判断和预测变量的变化趋势，从而找到解题思路．

【例1】如图1所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（ ）

A. 电压表与电流表的示数都减小

B. 电压表与电流表的小数都增大

C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小

D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大

解析：变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，连入电路中的R0阻值减小， 整个电路的电阻减小，电路中的电流I增大，路端电压U = EIr减小，即电压表的示数减小，又R2与R0并联后再与R1串联，在R0减小时，使得R2两端电压减小，R2中的电流减小，即电流表示数减小．故本题正确选项为A．

点评：从本题分析可以看出，在闭合电路中，只要外电路中的某一电阻发生变化，这时除电源电动势、内电阻和外电路中的定值电阻不变外，其他的如干路中的电流及各支路的电流、电压的分配，可谓“牵一发而动全身”．应用闭合电路欧姆定律定性分析电路中各部分电流、电压的变化情况，应按以下步骤进行：

（1）电路中不论是串联还是并联部分，只有一个电阻的阻值变大时，整个电路的总电阻也变大，只有一个电阻的阻值变小时，整个电路的总电阻都变小；

（2）根据总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可判定总电流、电压的变化；

（3）判定固定支路电流、电压的变化；

（4）判定变化部分的电流、电压变化，如变化部分是并联回路，那么仍应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化，最后变化电阻部分的电流、电压就能确定了．

【例2】（2011新课标卷）一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用．此后，该质点的动能可能（ ）

A. 一直增大

B. 先逐渐减小到零，再逐渐增大

C. 先逐渐增大到某一最大值，再逐渐减小

D. 先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大

解析：本题特点是只有一个物体，在恒力作用下做匀变速运动．但由于不能确定初速度与恒力夹角的关系，因此要分多种可能性进行分析．

若该恒力与开始时匀速运动的方向夹角小于90°，则该恒力做正功，该质点的动能一直增大，选项A正确；若该恒力与开始时匀速运动的方向相反，则该恒力先做负功，待速度减小到零后该恒力做正功，该质点的动能先逐渐减小到零，再逐渐增大，选项B正确；若该恒力与开始时匀速运动的方向夹角大于90°，则该恒力先做负功，后做正功，该质点的动能先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大，选项D正确．故本题正确选项为ABD．

点评：许多物理过程复杂多变，有些题目的物理过程含而不露，如果不仔细分析物理过程，挖掘不出这些条件，要么失去迅速解题的机会，要么将自己的思维引入错误的方向．此时就需结合已知条件，应用有关知识，进行具体分析，将实际的物理过程明朗化.

二、分阶段过程题

这类问题涉及的几个过程是先后出现的，解题的方法是按时间先后顺序将整个过程拆成几个子过程，或从空间上将复杂过程拆分成几个子过程，，然后对每个子过程运用规律列式求解．

【例3】（2011新课标卷）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，至最低点时距水面还有数米距离．假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（ ）

A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小

B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加

C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒

D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关

解析：本题特点是只有一个物体（或者运动员）运动，运动员到达最低点过程中，可分为三个阶段的运动：开始仅在重力作用下做自由落体运动，当弹性蹦极绳拉直后在重力大于弹力这一段过程中做加速度减小的加速运动，在重力小于弹力这一段过程中做加速度增大的减速运动．

重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故A选项正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当蹦极绳张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故B选项正确；在蹦极过程中，由于只有重力和蹦极绳的弹力做功，故由运动员、地球及蹦极绳组成的系统机械能守恒，故选项C正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项D错误．本题正确选项为ABC．

点评：在分析物体某一运动过程中，要养成一个科学分析的习惯，即这一过程可否划分为两个或两个以上的不同小过程，中间是否存在转折点，找出了转折点就可以知道物体的前后过程是怎样运动了. 如此题中弹性蹦极绳拉直前后、弹力等于重力就是两个转折点，以这两个转折点为界把运动员的运动分为三个阶段进行分析．

【例4】（2011新课标卷）甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变．在第一段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半．求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比．

解析：设汽车甲在第一段时间间隔末（时间t0）的速度为v，第一段时间间隔内行驶的路程为s1，加速度为a，在第二段时间间隔内行驶的路程为s2．由运动学公式得

，，．

设汽车乙在时间t0的速度为，在第一、二段时间间隔内行驶的路程分别为、．同样有

，，．

设甲、乙两车行驶的总路程分别为s、，则有

，．

联立以上各式解得，甲、乙两车各自行驶的总路程之比为．

点评：本题有甲乙两辆车，解题时在空间上画出两个不同的物体进行比较．每个物体从时间上又各分为两个子过程，把两个过程联系起来的是中间速度.

三、状态变化过程题

这类问题涉及的是物体从一个状态过渡到另一个状态．解题的方法是着重分析其按什么规律过渡，分析整个过程的性质、细节和特征，选用相应的状态方程列式求解．

【例5】（2011海南卷）如图2，容积为V1的容器内充有压缩空气．容器与水银压强计相连，压强计左右两管下部由软胶管相连．气阀关闭时，两管中水银面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2．打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h．已知水银的密度为，大气压强为p0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变．求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1．

解析：打开气阀，缓慢地向上提右管，使气体从一个状态通过等温变化过渡到另一个状态，可选用玻意耳定律列式求解．

根据，

解得.

点评：这是一种状态变化的过程题，在解题时要注意列状态方程．高中物理常用的状态方程有机械能守恒定律、动量守恒定律、理想气体状态方程等．力学部分中，常见的过程有匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动、机械振动等基本过程．在平时的学习中都必须进行认真分析，对每个过程的特点和遵循的基本规律要充分理解

锦囊妙计

对物理过程的分析，就是要找出联系两个状态的过程量，或者是将一个复杂的物理过程分解成几个简单的有规律的、自己熟知的子过程，并找出几个子过程之间的相互联系和制约条件．一般的解题步骤如下：

1.画示意图，展示物理图景

要搞清物理过程，必须根据题中各已知量的数量关系充分想象、分析、判断，画出草图以展示完整的过程图景，把“冷冰冰的表述”转化为“活生生”的物理情景，便于我们从整体上把握问题，从而使物理情景直观化，便于找出题目关键，能使物理量之间的关系更明显，这是解题中最重要的环节．

2.依题意，排列物理过程

在中学阶段所涉及的物理过程很多，我们要重视对基本物理过程的分析，因为每一种特定的物理过程都有自己特定的解题方法．运动学题中，常见的过程有匀变速运动、匀速圆周运动；力的平衡题中，常见的有“缓慢”过程；有关功率的题中，常见的有加速度恒定的过程、功率恒定的过程；热学中有等压变化过程、等温变化过程、等容变化过程；带电粒子在电场中有加速过程、偏转过程；带电粒子在磁场中常是匀速圆周运动过程等．物理题一般是由简单的物理过程、简单的物理知识叠加而成的，我们解题时则要把它按物理事件发生的时间顺序一一拆开排列出来，将题目涉及的整个过程恰当地划分为若干阶段．

3.关注临界状态，找出有联系的物理量

对多过程问题解决的基本方法是将一个复杂的物理过程分解成几个简单的有规律的子过程，确定各个阶段的链接点，并找出子过程之间的相互联系和制约的条件或者其临界条件，结合相应的物理知识，列出方程或方程组，从而使问题得以解决．