高二物理问题之“变与不变”

上传者：黄振朗
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上传时间：2016-12-06
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高二物理问题之“变与不变”

在物理问题中包含着许多“变”与“不变”的因素，从某种意义上讲，认识到“变”与“不变”就能够找到正确解决问题的入手点。

例1：入射光线与镜面的夹角是30度，反射光线与入射光线的夹角是；如果入射角变大，反射光线与镜面的夹角将。

分析：反射光线、入射光线、法线在同一平面上，反射光线、入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角（反射定律）。法线与镜面垂直（夹角为90度），入射角应为60度，根据反射定律，反射角等于入射角是60度，因此反射光线与入射光线的夹角应该是120度。入射光线与镜面夹角变大意味着入射角变小，因为反射角等于入射角，因此当入射光线与镜面的夹角变大时，反射光线与镜面的夹角变大。

本例中反射定律是解决问题的根据，在问题中不变的是“反射角等于入射角”、“法线”；变化的是入射角。前一问提醒我们要找到入射角跟入射光线与镜面夹角的关系；后一问则是在前一问的基础上通过进一步分析得出的。

例2：一个放在水平面上的物体重500牛，现给它一个竖直向上的大小为300牛的拉力，此时物体受到的合力是多大？

分析：设想用300牛的竖直向上的拉力能否提起重500牛的物体？物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态时，我们说物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体受到的合力大小为零。在给物体向上的拉力时，物体的运动状态不会发生变化，它仍然保持静止，因此它受到的合力为零（此时物体不是只受两个力的作用，而是在三个力的作用下保持平衡）。我们给它向上的拉力起到了什么作用呢？静止在水平面上的物体受到重力和水平面的支持力的作用。没有给它向上的拉力时，物体受到的重力与支持力是一对平衡力（合力为零）；当我们给它一个向上的拉力时，如果拉力小于物重，则水平面仍然会给它向上的支持力，随着拉力的变大，支持力会逐渐变小，当拉力的大小等于物重时，水平面给物体的支持力会变为零，此时物体只受到重力和拉力的作用；当拉力的大小大于物重时，物体受到的合力不再为零，方向为竖直向上，物体会竖直向上做加速运动（运动状态发生变化）。

本例中，不变的是重力的方向、物重的大小、拉力的方向和大小；变化的是物体对水平面的压力和水平面给物体的支持力。

例3：在温度为20℃的室内，把一只放在酒精中很长时间的温度计从容器中取出，温度计的示数将。

分析：把温度计取出时，会有一些酒精仍然留在上面，这些酒精蒸发从温度计上带走热量，使温度计的示数下降，由于酒精很少，很快就会蒸发完，当酒精蒸发完，温度计会从周围吸热，故示数又会上升。因此温度计的示数应该是先下降后上升。

物理问题中的“变”往往与物理规律相关联；“不变”往往与标准、概念相关联。在遇到问题时明确什么“变”和什么“不变”。

例4：要想使幻灯机在屏幕上所成的画面大一些，应该怎样调节？

简析：幻灯机是利用凸透镜成放大、倒立、实像的原理制成的，幻灯机镜头相当于一个凸透镜，且它的焦距保持不变。根据凸透镜成像的规律，凸透镜成实像时，像越大则像离透镜越远、物离透镜越近（越靠近焦点），即：要使像变大，则像距应变大且物距应变小。如果要使画面大一些（结果）；应该使幻灯机到屏幕的距离变大、同时使幻灯片到镜头的距离变小（原因）。