高三物理巧用直觉思维解题方法(实例）

    我们在生活中，在处理各种形形色色的物理问题时，通常由于受客观条件的限制或受一些偶然因素的干扰，在解决高考物理题的时候常常遇到一些思维障碍而陷入困境，而如果善于抓住直接思维，则可能会收到意想不到的效果。直觉思维是思维的一种方式，它与形象思维、灵感、解题能力有着密切的关系。加强直觉思维能力培养，既是提高学生敏捷的思维品质，又是高考考查的能力之一，下面本文对几个例题进行对直接思维的应用作浅析。
　　
　　一、巧用类比法
　　
　　产生直觉的决定因素可能很多，然而因类比而导致直觉，应该是直觉的规律之一。在物理学中，有很多是经常采用类比的方法理解、记忆和应用的，如静电场与重力场的类比，电流与水流的类比等等。
　　
　　例1如图1所示半球槽的半径为R，处在水平向右的匀强电场中。一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下，滑到最低位置B时球对轨道的压力为2mg。求：（1）小球所受电场力的大小和方向。（2）带电小球在滑动过程中的最大速度。
　　

　　解析：（1）若槽所在空间不存在电场，可以推知：小球滑到最低位置B时它对轨道的压力应为3mg。这表明在小球下滑的过程中它要克服电场力做功，因此小球所受电场力的方向水平向右。用v表示小球滑到最低位置B时它的速度。小球过B点时其受力情况如图2所示。图中，F为电场力，根据动能定理和向心力公式得：，由题设可知：，联立以上各式得：，方向水平向。
　　
　　（2）设小球所受重力与电场力的合力F'的方向跟竖直方向的夹角为θ，如图3所示。则有：。
　　

　　过O沿F'的方向作直线交圆轨道于P点。由于小球从A到P它沿合力F'的方向位移最大，故合力F'对小球所作的功最多。因此，小球运动到图4中所示的P点时，其速度达到最大。用表示这个最大速度。根据动能定理得：，解得：。
　　
　　点评：注意到此题中的电场和重力场的组合场可以等效类比只有重力场的情况。
　　
　　二、巧用等效替代
　　
　　直觉不会凭空产生，要以已获得的知识和处理问题方法为基础，并在积极的思考中显现。当我们遇到难题，思路闭塞，无从下手时，应考虑一些常用假设的物理量或物理过程代替实际的物理量或物理过程，从中提示与发现一些规律性的东西，使同类问题得到解决，以促成直觉思维的显现。
　　
　　例2如图5所示，已知回旋加速器中，D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1。5T，盒的半径R=60cm，两盒间隙d=1。0cm，盒间电压U=2。0×10４V，今将α粒子从近于间隙中心某点向D形盒内以近似于零的初速度垂直B的方向射入，求粒子在加速器内运行的总时间。
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