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最快提高物理思维的方法:建立基础数学模型,突破高一上力学难点

更新时间:作者:小小条

最快提高物理思维的方法,就是建立数学模型分析,没有之一。核心前提,是把基本数学原理融会贯通。数学原理往往非常简单,甚至初二的学生都能理解,而你要做的就是如何把这些难题和数学模型匹配上。一但你懂了,就是别人眼里的开窍了,物理一但开窍,学*速度会非常快。

你物理考三四十分,真的是智商问题?还不一定,我们教几个高一学生,基础弱,一样快速理解难题。慢慢适应,变成自己的知识。前提是先绘图,理解运动的本质,向量是核心。

最快提高物理思维的方法:建立基础数学模型,突破高一上力学难点

杭州学军中学2024年高一上期末考题目,顶级高中难度

全国顶级高中,试卷难度肯定也是大于全国高中普通水平,这张试卷里边的难度不低。对于这样一个题目,纯靠脑袋想,有时是想不明白。当然,如果你已经*惯受力分析,*惯绘图,那么这种题目就会手到擒来。

小学就能理解,初中就经常接触的绘图模型。

小学三年级题目,小明乘坐小船过河,河宽d,小明怎么选择路线。是不是越数值走,距离越近。初中知识,走的方向和河延夹角越大(两直线夹角是0-90度),距离越短。所以尽量不要走斜,尽量靠近竖直方向。当然,这种近乎常识问题,没有上学也知道怎么走。所以,不存在理解问题,关键要和物理模型对应起来。

p是圆上动点,只能沿OP方向前进,那么如何选择P点呢

现实生活中,虽然知道竖直方向路径最短,但是总有限制,做不到走直线。但是当我们清楚目标,只要尽量竖直方向走,路径就是最短。那么很容易就理解,op和圆相切时候,这个方向走,路径最短。

受限场景举例如下

1问题背景:OA是水流速度V=5【大小确定,方向确定】,AP是小船速度V=4【方向可控制】,因为水流比小船静水速度快,小船永远也做不到竖直行船。

2问题背景:OA是大人拉物体方向,AP是小孩拉物体方向,由于小孩力量小,最终合力会和大人用力的方向比较接近。

-------------- 切换问题背景 -----------------

更换问题背景:圆形区域是禁入区!

小船大小和方向都可以选择,如何选择适合的大小和方向,保证小船速度最小。【物理意义,小船最低速度要求,才可能安全到达对岸问题】

直线l为小船前进方向,先确定前进方向再确定AP【静水船速】

夹角要分类讨论,虽然大部分人直觉就是锐角,选择AP为直角边,这条直线最短。这里我们还是要详细分析讨论一下。OA是水流速度,AP是行船方向和速度大小,显然垂直时候,AP2这个边最短:即沿这个方向前进,静水船速最小。此时有,AP=AO*sin∠AOP。

钝角也简单画一下

如果行船方向为钝角,AP行船方向,有一大部分的速度用于抵消水流。此时,AP大于OA,显然不是最小船速。因为,前边讨论,最小船速是直角边,小于斜边OA。备注:虽然原因简单,这里还是简单说明一下,为何行船方向,选择的是锐角。

现在看到最小船速V=AO*sin∠AOP,就是夹角尽量小,临街情况就是刚刚避开危险区域。即,P为直线OP和圆的切点。

---------- 汇总总结 & 融会贯通 --------

三类问题:小船到达对岸路径最短问题;小船最小速度安全到达对岸;小船最快速度达到对岸。

-------- 另外一个题目 ------

斜面拉力问题,运动过程中,力的方向还是一直改变的问题

这种物理题目,首先分析确定不变的事情。重力和大小不变,支持力的方向不变。那么斜面支持力N和重力G,这两个力的合成范围在哪里?

重力支持力的合力ON,和拉力OF形成一对平衡力,所以只要研究合力ON就可以

由于OG大小和方向已经确定,支持力N,方向确定,那么直线AN上边任意一点,就可以解释为向量OA+AN=ON;ON的大小变换范围,看动点在线段NA上移动,ON最小时候为ON⊥AN,ON最大时候正好竖直为G的反方向。

------- 延伸扩展 ------

斜面物体,推动斜面加速运动,可以分析加速度和斜面各力之间的受力情况。

简化的斜面加速模型

如果后边加上盖子,形成盒子,就会把这种问题复杂化。但是本质没有变,就是把力进行合成和分解。或者把力进行等量替换,一个力拆分为多个力,或者反过来多个力合成为一个力进行研究。

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