分类讨论是指针对不同性质的内容,进行统一规划、整理,从不同性质得出不同结果。在高中物理解题中,采取分类讨论思想可以分门别类地将各种情况考虑进去,快速解决那些条件多样的复杂物理问题。
一、划分研究对象,实现分类讨论
在高中物理题中,经常会涉及多个研究对象,且不同的研究对象存在不同的物理情况,在求解时需要采取分类讨论思想,针对不同对象进行具体分析,从而明确解题思路。
例如:在天平左侧有一个装有水的量瓶,在水中有一个小球,小球的密度小于水的密度;在天平右侧放有砝码,用细绳连接小球与瓶底,使得小球处于水中。这时天平处于平衡状态,则当细绳断裂后,天平会发生怎样的变化?
本题中涉及的研究对象包括小球、天平、砝码、量瓶、水等,需要采用分类讨论思想来解题。将量瓶中的水看成是两个部分,第一部分是填充小球空间的等体积的水球,设小球质量为m1,水球质量为m2;另一部分是其他水。量瓶和其他水处于相对静止的状态,可以看成一个整体,质量为M。细绳断裂前,天平处于平衡状态,将小球、水球、量瓶看成一个整体,它对天平托盘的压力为(m1+m2+M)g。在细绳断裂后,小球会在浮力、重力共同作用下,向上做均加速运动,加速度为a,而与小球相同体积的水球向下运动,加速度是-a。对小球进行分析,设浮力是F1,则F1- m1g=m1a。对水球进行分析,设静止状态下其他水对水球的向上力为F2,则m2g-F2 =m2a。因为量瓶中只有水球处于运动状态,其他都处于静止状态,所以可以将其看成一个整体,重力为Mg。对小球、水球、天平托盘弹力F的关系进行分析,则F=Mg+F1 +F2=(M+m1+m2)g - (m2-m1)a,由题意可知m1
二、分析物理状态,开展分类讨论
求解高中物理问题时,应根据研究对象的不同状态变化,进行分类讨论。
例如:如图l所示,平行光滑导轨左侧连接一个电阻R,其他电阻不计。导杆MN平放在导轨上,在推力F的作用下,导轨向右运动,穿过垂直于纸面向里的匀强磁场。从导杆MN开始运动计时,分析感应电流I与导杆运动变化趋势。