山東省桓臺(tái)第二中學(xué) 付學(xué)嬌
在高中物理課程中,電學(xué)問(wèn)題是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)于一些做功和功率問(wèn)題,可采用挖補(bǔ)法進(jìn)行解題。
例1:已知的交流電流I=Imsinwt,瞬時(shí)功率P=[(IR)/2](1-cos 2wt),求最大值、有效值之間的關(guān)系。
圖1
解析:在解題過(guò)程中,首先根據(jù)題意作出正弦交流電功率隨時(shí)間變化的圖象如圖1所示,在2π周期中,對(duì)交流電流做功進(jìn)行分析,可用圖中陰影部分面積表示做功。圖象具有對(duì)稱性,因此將圖中的②③⑥⑦通過(guò)挖補(bǔ)法進(jìn)行切割,分別填補(bǔ)到①④⑤⑧當(dāng)中,使原有的曲線圖形轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦螆D形,從而將抽象的問(wèn)題直觀化。所以對(duì)于交變電流電流做功的求解,即可轉(zhuǎn)化為矩形面積的求解,即有2π[(I·R)/2]=2πI2R,最終得出,最大值與有效值之間,存在的關(guān)系為
在高中物理力學(xué)部分學(xué)習(xí)中,重力勢(shì)能是一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn),對(duì)于一些十分抽象、復(fù)雜的重力勢(shì)能問(wèn)題,可以通過(guò)挖補(bǔ)法進(jìn)行解決。
例2:某條質(zhì)量為m的鏈條材質(zhì)均勻,長(zhǎng)度為L(zhǎng)。將其放置在光滑的桌面上,懸空1/4的長(zhǎng)度,然后放手讓鏈條自然滑落,在求在放手到鏈條剛好離開(kāi)桌面整個(gè)過(guò)程中鏈條重力勢(shì)能的變化。
解析:在解題過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)過(guò)程中鏈條重心的變化進(jìn)行分析。采用挖補(bǔ)法,將問(wèn)題等效為3/4的鏈條從桌面變?yōu)閼铱?,這部分鏈條的重心下降了L,因此整個(gè)鏈條重力勢(shì)能減少量
綜合類物理問(wèn)題往往比較復(fù)雜,采用傳統(tǒng)的解題方法,有時(shí)難以準(zhǔn)確、快速解題,這時(shí)我們可以考慮挖補(bǔ)法。
例3:半徑為R的絕緣球殼表面帶電荷量為+Q。在球心處放置一點(diǎn)電荷+q,由于對(duì)稱性,該點(diǎn)電荷受力為零?,F(xiàn)在絕緣球殼上開(kāi)一個(gè)半徑為r的小圓孔,并且確保R大于r,求此時(shí)球心處點(diǎn)電荷的受力情況。
解析:從題意當(dāng)中能夠知道,球殼和點(diǎn)電荷帶有相同種類的電荷,點(diǎn)電荷所受力的方向均沿半徑方向指向球殼。采用挖補(bǔ)法進(jìn)行解題,在絕緣球殼表面開(kāi)的小孔,可以將其看作是在開(kāi)孔的位置上,放置一個(gè)具有等量負(fù)電荷的點(diǎn)電荷,根據(jù)題意可知,其帶電量。由此可知F=KqQr2/4R4,其受力方向由球心指向小孔的位置。
在高中物理解題過(guò)程中,挖補(bǔ)法作為一種十分有效的方法,應(yīng)用十分廣泛,在很多不同類型的物理問(wèn)題中,都可以運(yùn)用挖補(bǔ)法,從而快速、準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。