12 Métodos, técnicas y operaciones de resolución de problemas de física de la escuela secundaria
12 métodos y técnicas de resolución de problemas de física de la escuela secundaria
1 preguntas sobre movimiento lineal
Resumen de preguntas: el movimiento lineal es un tema candente en el examen de ingreso a la universidad. Se puede realizar un examen por separado o un examen completo con otros conocimientos. Si aparece en preguntas de opción múltiple, se centra en probar conceptos básicos, a menudo combinados con imágenes; en preguntas de cálculo, a menudo aparece la primera pregunta pequeña, con dificultad moderada. Las formas comunes incluyen preguntas de proceso múltiple único y preguntas de búsqueda y encuentro. .
Plantilla de pensamiento: la clave para resolver problemas de imágenes es hacer coincidir la imagen con el proceso físico y analizar el proceso de movimiento a través del eje de coordenadas, puntos clave, pendiente, área y otra información de la imagen para resolver. el problema; multiproceso único y El problema debe analizarse paso a paso en orden, y luego las ecuaciones correspondientes deben enumerarse de acuerdo con los procesos anteriores y posteriores y la relación entre los dos objetos para facilitar el análisis y la solución. La relación entre los procesos delantero y trasero es principalmente una relación de velocidad, y la relación entre los dos objetos es principalmente una relación de desplazamiento.
2 El problema de equilibrio dinámico de un objeto
Resumen del tipo de pregunta: El problema de equilibrio dinámico de un objeto se refiere a un problema en el que el objeto siempre está en estado de equilibrio , pero la fuerza cambia constantemente. El problema de equilibrio dinámico de un objeto es generalmente un problema de equilibrio bajo la acción de tres fuerzas, pero a veces el método de análisis del equilibrio de tres fuerzas se puede extender al problema de equilibrio dinámico bajo la acción de cuatro fuerzas.
Plantilla de pensamiento: Hay dos formas comunes de pensar.
(1) Método analítico: para resolver este tipo de problema, puede enumerar un sistema de ecuaciones basado en condiciones de equilibrio y utilizar el sistema de ecuaciones enumerado para analizar los cambios de tensión;
(2) Método gráfico: Dibuje el diagrama de síntesis o descomposición de la fuerza según la condición de equilibrio y analice el cambio de fuerza según la imagen.
3 Síntesis y descomposición del movimiento
Resumen del problema: Existen dos modelos comunes para la síntesis y descomposición del movimiento. Uno es la descomposición de la velocidad final de la cuerda (varilla) y el otro es el problema del barco que cruza el río. La clave de ambos problemas reside en la síntesis y descomposición de la velocidad.
Plantilla de pensamiento: (1) En el problema de descomposición de la velocidad final de la cuerda (varilla), debe tenerse en cuenta que la velocidad real del objeto debe ser la velocidad combinada. la dirección de las dos velocidades parciales debe ser la dirección de la cuerda (varilla) y la dirección perpendicular a la cuerda (varilla) si dos objetos están conectados por una cuerda (varilla), la velocidad de los dos objetos a lo largo de la dirección; de la cuerda (varilla) es igual.
(2) Cuando un barco cruza un río, participa en dos movimientos al mismo tiempo, uno es el movimiento del barco con respecto al agua, y el otro es el movimiento del barco con el agua. Para el análisis se puede utilizar la regla del paralelogramo o el método de descomposición ortogonal. Algunos problemas se pueden analizar analíticamente y otros deben analizarse gráficamente.
4 Problemas de movimiento de proyectiles
Resumen del tipo de pregunta: El movimiento de proyectil incluye el movimiento de lanzamiento horizontal y el movimiento de lanzamiento oblicuo. Los métodos de investigación del movimiento de lanzamiento plano y el movimiento de lanzamiento oblicuo son la descomposición ortogonal, que generalmente descompone la velocidad en direcciones horizontal y vertical.
Plantilla de pensamiento: (1) Un objeto lanzado horizontalmente realiza un movimiento lineal uniformemente acelerado en la dirección horizontal y un movimiento lineal uniformemente acelerado en la dirección vertical. Su desplazamiento satisface x=v0t, y=gt2/2. , y su velocidad Satisfacer vx=v0, vy = gt
(2) El objeto en movimiento lanzado oblicuamente se mueve hacia arriba (o hacia abajo) en la dirección vertical y se mueve en línea recta a una velocidad uniforme en la horizontal. dirección Resuelve las ecuaciones correspondientes en las dos direcciones Ecuaciones de movimiento.
5 Problemas de movimiento circular
Resumen del problema: El movimiento circular se puede dividir en movimiento circular en el plano horizontal y movimiento circular en el plano vertical según la fuerza. El plano se divide en La naturaleza del movimiento se puede dividir en movimiento circular uniforme y movimiento circular de velocidad variable. El movimiento circular en el plano horizontal es principalmente un movimiento circular de velocidad uniforme, mientras que el movimiento circular en el plano vertical es generalmente un movimiento circular de velocidad variable. El foco del movimiento circular en el plano horizontal es la relación de oferta y demanda y las cuestiones críticas de la fuerza centrípeta, mientras que el foco del movimiento circular en el plano vertical es la fuerza en el punto más alto.
Plantilla de pensamiento:
(1) Para el movimiento circular, primero debemos analizar si el objeto realiza un movimiento circular uniforme. Si es así, la fuerza neta sobre el objeto es igual a la fuerza centrípeta, de f =mv2/r=mr? Se pueden resolver dos series de ecuaciones; si el movimiento del objeto no es un movimiento circular uniforme, entonces la fuerza que actúa sobre el objeto debe descomponerse ortogonalmente y la fuerza resultante del objeto en la dirección que apunta al centro del círculo es igual a la fuerza centrípeta.
(2) El movimiento circular en el plano vertical se puede dividir en tres modelos: ① Modelo de cuerda: solo puede proporcionar fuerza elástica a los objetos que apuntan al centro del círculo. El estado crítico para que pase. el punto más alto es que la gravedad es igual a la fuerza centrípeta; (2) Modelo de varilla: puede proporcionar una fuerza que apunte o se desvíe del centro del círculo. El estado crítico que puede pasar por el punto más alto es la velocidad. es cero; ③ Modelo de riel exterior: solo puede proporcionar una fuerza que se desvía del centro del círculo. Cuando el objeto está en su punto más alto, si V
Aplicación integral de las leyes de movimiento de Newton
Resumen del problema: las leyes de movimiento de Newton son el contenido clave del examen de ingreso a la universidad y aparecen cada año. Las leyes del movimiento de Newton pueden combinar mecánica y cinemática. Los modelos comunes que aplican de manera integral el movimiento lineal incluyen conectores, cintas transportadoras, etc. Son generalmente cuestiones de múltiples procesos y también pueden examinar cuestiones clave, cuestiones periódicas, etc., y son muy completas. La cuestión del movimiento de los cuerpos celestes es una cuestión integral sobre las leyes del movimiento de Newton, la ley de la gravitación universal y el movimiento circular. Se ha puesto a prueba con mucha frecuencia en los últimos años.
Plantilla de pensamiento: utilice la segunda ley de Newton como puente para conectar la fuerza y el movimiento. Puede analizar el movimiento basándose en la fuerza y también puede analizar la fuerza basándose en el movimiento. Para problemas de múltiples procesos, el movimiento del objeto debe analizarse paso a paso de acuerdo con la fuerza sobre el objeto hasta encontrar el resultado o patrón.
Para el problema del movimiento de los cuerpos celestes, debemos dominar dos fórmulas:
GMm/r2=mv2/r=mr? 2=mr4?2/T2 ①. GMm/R2=mg②. Para estrellas en movimiento circular (incluidos sistemas de estrellas binarias y triples), el análisis se puede realizar de acuerdo con la fórmula ① para el problema de transferencia de órbita, los cambios en la órbita deben analizarse en función de la oferta y la demanda de fuerza centrípeta, y entonces los cambios en otras cantidades físicas deberían analizarse en función de los cambios en la órbita.
7 Problemas de arranque de locomotoras
Resumen del problema: Hay dos formas de arrancar una locomotora, una es arranque con potencia constante y la otra es arranque con aceleración constante. Independientemente del método de partida, se analiza utilizando la fórmula de potencia instantánea P=Fv y la segunda ley de Newton F-f=ma.
Plantilla de pensamiento: (1) La locomotora arranca a potencia nominal. El proceso de arranque de la locomotora se muestra en la figura. Dado que la potencia P=Fv permanece sin cambios, se puede ver en las fórmulas P=Fv y F-f=ma que a medida que aumenta la velocidad V, la fuerza de tracción F disminuirá, por lo que la aceleración A también disminuirá y la locomotora aumentará. a medida que la aceleración disminuye, acelere hasta F=f, a=0, cuando la velocidad V alcance el valor máximo.
El trabajo realizado por el motor durante este proceso de aceleración sólo se puede calcular usando W=Pt, pero no W=Fs (porque F es una fuerza variable).
(2) La locomotora arranca con aceleración constante. El proceso de inicio de aceleración constante en realidad incluye dos procesos. Como se muestra en la figura, el "Proceso 1" es un proceso uniformemente acelerado. Como A es una constante, F también lo es. Se puede ver en la fórmula P = Fv que a medida que V aumenta, P continuará aumentando hasta que P alcance la potencia nominal y la potencia ya no pueda aumentar. El "Proceso 2" mantiene la potencia nominal sin cambios. El proceso 1 está etiquetado como "La potencia p alcanza el máximo y la aceleración comienza a cambiar". El proceso 2 está etiquetado como "Velocidad máxima". ¿El proceso 1 solo puede usar W=F? Al calcular s, ¿no podemos usar W=P? Cálculo de t (porque P es una potencia variable).
8 preguntas de palabras integrales con energía como núcleo
Resumen del problema: las preguntas de palabras integrales con energía como núcleo generalmente se dividen en cuatro categorías. La primera categoría es la conservación de la energía mecánica única, la segunda categoría es la conservación de la energía mecánica en sistemas de múltiples cuerpos, la tercera categoría es el teorema de la energía cinética única y la cuarta categoría es la relación funcional (conservación de energía) de Sistemas multicuerpo. El método de composición del sistema de cuerpos múltiples: se apilan dos o más objetos, se conectan dos o más objetos con líneas finas o barras de luz y dos o más objetos están en contacto directo.
Plantilla de pensamiento: las herramientas para resolver problemas de energía generalmente incluyen el teorema de la energía cinética, la ley de conservación de la energía y la ley de conservación de la energía mecánica.
(1) El teorema de la energía cinética es fácil de usar. Simplemente seleccione el objeto y el proceso y enumere las ecuaciones directamente. El teorema de la energía cinética se aplica a todos los procesos; La ley de conservación de la energía también se aplica a todos los procesos. Al analizar, solo necesita analizar qué energía disminuye y qué energía aumenta, de acuerdo con la ecuación de que la energía disminuida es igual al aumento de energía;
(3) La ley de conservación de la energía mecánica es solo una forma especial de la ley de conservación de la energía, pero también es muy importante en mecánica. Muchos problemas se pueden resolver con dos o incluso tres métodos, que se pueden elegir de manera flexible según la situación del problema.
9 Medición de velocidad en experimentos mecánicos
Resumen del problema: La medición de velocidad es la base de muchos experimentos mecánicos. A través de la medición de velocidad, las reglas cambiantes de cantidades físicas como la aceleración y la energía cinética pueden. ser estudiado. Por lo tanto, la medición de la velocidad debe llevarse a cabo en experimentos como el estudio del movimiento lineal uniforme, la verificación de las leyes del movimiento de Newton, la exploración del teorema de la energía cinética y la verificación de la conservación de la energía mecánica. Generalmente existen dos métodos para medir la velocidad: uno es obtener el desplazamiento en varios períodos de tiempo iguales consecutivos mediante el uso de un cronómetro de puntos, fotografías estroboscópicas, etc. , para estudiar la velocidad; el otro es utilizar herramientas como puertas fotoeléctricas para medir la velocidad.
Plantilla de pensamiento: usar el primer método para encontrar la velocidad y la aceleración generalmente requiere dos inferencias importantes en el movimiento lineal uniforme: ①vt/2=v promedio =(vv)/2, ②? X=aT2, para minimizar el error, la aceleración también se calcula mediante el método diferencial. Al medir la velocidad con una puerta fotoeléctrica, mida el tiempo que tarda la barrera de luz en atravesar la puerta fotoeléctrica, calcule la velocidad promedio durante este período y considérela igual a la velocidad instantánea del punto, es decir, v = d /? t.
10 Problemas con los condensadores
Resumen del problema: El condensador es un componente eléctrico importante y se utiliza ampliamente en la práctica. Es uno de los puntos de conocimiento común en el examen de ingreso a la universidad a lo largo de los años. Suelen aparecer en forma de preguntas de opción múltiple y no son muy difíciles. Principalmente prueba la comprensión del concepto de capacitancia de capacitores, los determinantes de la capacitancia de capacitores de placas paralelas y el análisis dinámico de capacitores.
Plantilla de pensamiento:
(1) El concepto de capacitancia: La capacitancia es una cantidad física definida por la relación (C=Q/U), que representa la cantidad de carga contenida en el condensador Es aplicable a cualquier condensador. Para un determinado condensador, su capacitancia también es cierta (determinada por las propiedades dieléctricas y las dimensiones geométricas del propio condensador), independientemente de si el condensador está cargado, la cantidad de carga cargada, el tamaño de la diferencia de potencial entre las placas, etc. .
(2) Capacitancia del capacitor de placas paralelas: la capacitancia del capacitor de placas paralelas está determinada por el área relativa de las dos placas, la distancia entre las dos placas y la constante dieléctrica relativa del medio. satisfactorio C=? S/(4?kd)
(3) Análisis dinámico del condensador: la clave es descubrir cuáles son variables y cuáles son invariantes, y dominar las tres fórmulas [C=Q/U, C= ? S/(4?Kd) y E=U/d] y analice claramente dos situaciones: una es que la carga del capacitor Q no cambia (la fuente de alimentación se desconecta después de la carga), y la otra es que el voltaje U entre los dos placas no cambian (la fuente de alimentación siempre está conectada).
11 El movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico
Resumen del problema: El movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico es esencialmente un problema mecánico que combina la fuerza del campo eléctrico y la energía potencial eléctrica. . El método de investigación es el mismo que el de la dinámica de partículas y también sigue las leyes mecánicas de síntesis y descomposición del movimiento, las leyes del movimiento de Newton, las relaciones funcionales, etc. El examen de ingreso a la universidad tiene preguntas de opción múltiple y planes integrales. ¿Problema de cálculo? .
Plantilla de pensamiento:
(1) Hay dos formas de abordar el movimiento de partículas cargadas en el campo eléctrico: ① Método dinámico: centrándose en el análisis de la fuerza y el análisis del proceso de movimiento. de partículas cargadas, luego use la segunda ley de Newton para calcular cantidades físicas como el desplazamiento y la velocidad ②Método funcional: determine el movimiento de la partícula en función de los cambios de energía causados por la fuerza del campo eléctrico y otras fuerzas o en función de la relación funcional de todo el conjunto; proceso (preferido al usar).
(2) Cuando se trata del movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico, se debe prestar atención a si se tiene en cuenta la gravedad de las partículas.
①Protón,? Generalmente no se considera que las partículas microscópicas, como partículas, electrones e iones, tengan gravedad;
② Generalmente se considera que las partículas macroscópicas cargadas, como gotas, polvo y partículas, tienen gravedad;
Se deben considerar casos especiales según la situación y problema específico. Juzgar en función de las condiciones implícitas en el trabajo.
(3) Cuando se trata del movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico, se debe prestar atención a dibujar un diagrama esquemático de la trayectoria del movimiento de las partículas. Usar conocimientos geométricos para encontrar relaciones basadas en el dibujo es a menudo una tarea. descubrimiento.
12 El movimiento de partículas cargadas en un campo magnético
Resumen de la pregunta: El movimiento de partículas cargadas en un campo magnético se ha probado en muchas preguntas del examen de ingreso a la universidad a lo largo de los años. El formato de la propuesta incluye preguntas simples de opción múltiple y preguntas de cálculo integrales, que son más difíciles. Hay tres formas de proposiciones comunes:
(1) Se destaca el fenómeno de que las partículas cargadas con cantidades cinemáticas (radio, velocidad, tiempo, período, etc.) realizan un movimiento circular bajo la acción de la fuerza de Lorentz.
(2) Resaltar la comprensión profunda de conceptos y métodos integrales para probar problemas mecánicos, enfocándose en probar la capacidad de pensamiento y la capacidad integral
(3) Resaltar la aplicación de esta parte de; Aplicación del conocimiento en la vida real, centrándose en evaluar la capacidad de pensamiento y la capacidad de conectar la teoría con la práctica.
Plantilla de pensamiento: cuando se trata de este tipo de problema de movimiento, el enfoque es "encontrar el centro, encontrar el radio (R=mv/Bq), encontrar el período (T=2? M/Bq) ) o tiempo.
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(1) Determinación del centro del círculo: Dado que la fuerza de Lorentz F apunta al centro del círculo, según F v, dibuje F en cualquier? dos puntos en la trayectoria de la partícula (generalmente los dos puntos que entran y salen del campo magnético), el punto de intersección a lo largo de las líneas de extensión de las dos fuerzas de Lorentz F es el centro del círculo. debe ubicarse en la perpendicular a cualquier cuerda del círculo.
(2) Determinación y cálculo del radio: Utiliza relaciones geométricas planas, calcula el radio de un círculo (o el ángulo central correspondiente al mismo). arco de movimiento), y una característica geométrica importante, es decir, el ángulo de desviación (?) de la velocidad de la partícula es igual al ángulo central (?), y es igual a la intersección entre la cuerda AB y el ángulo tangente (cuerda. ángulo tangente?) 2 veces (como se muestra en la figura), es decir? =?=2? (3) Determinación del tiempo de movimiento: t=? T/2? v, ¿dónde? , s es la longitud del arco de la trayectoria y v es la velocidad lineal.
Operaciones mentales en la resolución de problemas de física en la escuela secundaria
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La investigación sobre resolución de problemas en los últimos años señala que un problema se refiere a una meta que no se puede lograr en el tiempo, y las acciones físicas o psicológicas tomadas para lograr esta meta se denominan resolución de problemas. Debe seguir ciertas reglas, por lo que. un problema debe incluir los siguientes enlaces: (1) estado inicial: las condiciones conocidas dadas en el problema y las condiciones conocidas en los ejercicios de física; (2) estado gogl: al resolver el problema, el objetivo final a alcanzar, los requisitos. en problemas físicos; (3) Operadores: aplicar estos principios para cambiar el problema del estado inicial al estado final, incluidos los principios de las leyes físicas que se deben seguir para resolver problemas físicos, también debe cumplir con lo que la gente sabe
En el proceso de resolución de un problema, el solucionador del problema debe comenzar desde el estado inicial y pasar por una serie de estados del problema para llegar al estado final. Todos los estados del problema desde el estado inicial hasta el estado final constituyen el problema. La transformación del espacio y el estado del problema requiere que quien soluciona el problema realice algunas operaciones mentales para construir una imagen mental de la solución del problema. Esta imagen mental es personalizada y varía de persona a persona. Contiene más o menos información que el problema en sí, dependiendo de. El problema. La influencia del conocimiento almacenado en la memoria a largo plazo del solucionador. En otras palabras, el solucionador del problema construye una imagen mental y encuentra una solución basada en su conocimiento existente. Muchas veces el espacio del problema es grande y hay muchos. reglas que permiten resolver problemas; a veces, aunque el espacio del problema es grande, las reglas que permiten operaciones son limitadas y las soluciones de problemas correspondientes también son muy pocas.
El proceso de resolución de problemas también es muy complicado. proceso complejo de procesamiento de información, y el solucionador de problemas es. Para un sistema de procesamiento de información, la resolución de problemas es la interacción entre el sistema y el problema. La resolución de problemas depende de las características del sistema de procesamiento de información y la estructura del problema. proceso de resolución de problemas y proporciona algunas acciones factibles; las características del solucionador de problemas se refieren a él: la capacidad de la memoria a corto plazo, el conocimiento almacenado en la memoria a largo plazo y el tiempo necesario para almacenar y recuperar este conocimiento. Cuantos más "módulos" de conocimiento (preguntas básicas) se almacenen, más rápido se podrán extraer estos "módulos" y mayor será la eficiencia en la resolución de problemas.
2. Operaciones mentales para resolver problemas físicos
Al resolver problemas, los fenómenos físicos descritos en la pregunta se traducen en imágenes físicas y se ingresan en el cerebro para su almacenamiento temporal, y luego El cerebro realizará un proceso. Una serie de operaciones psicológicas complejas para resolver problemas. Para llevar a cabo operaciones psicológicas, en primer lugar, debe existir un objeto de operación y, en segundo lugar, deben existir ciertas reglas de operación (incluido el orden de las operaciones). Los objetos de operación mental en la resolución de problemas de física son los módulos básicos del conocimiento físico almacenados en la memoria a largo plazo del cerebro. La cantidad de información y el grado de integración de estos "módulos" varía de persona a persona. Los procedimientos operativos deben cumplir con los principios de esta disciplina y leyes conocidas. La llamada operación psicológica se refiere al proceso psicológico de procesar, combinar, conectar y recrear estos "módulos". Sin estos "módulos", las operaciones mentales no tienen materia prima. No se le puede pedir a alguien sin conocimientos de física que resuelva problemas de física. No importa lo inteligente que sea, no puede resolver problemas de física. La razón es simple, porque no existen "módulos" para almacenamiento y procesamiento en su memoria a largo plazo. Por eso es difícil para una mujer inteligente preparar una comida sin arroz.
La operación mental para resolver problemas físicos generalmente se divide en tres etapas:
La primera etapa es la etapa de recuperación y recuperación.
Cuando el problema a resolver ingresa al cerebro y una vez que nos sentimos atraídos por resolverlo, nuestro conocimiento, experiencia y percepción práctica originales cambiarán. Buscaremos, identificaremos y luego extraeremos "módulos" similares almacenados en el largo plazo. término memoria del cerebro ". Estos "módulos" pueden ser el conocimiento de una determinada parte o unidad de física, o pueden ser ejercicios básicos del mismo tipo. La primera etapa de trabajo proporciona las materias primas y los preparativos necesarios para la segunda etapa de procesamiento. Por supuesto, para un problema complejo, no es necesariamente posible extraer el "módulo" con mucha precisión de una vez. A veces, se puede recuperar y extraer repetidamente durante el procesamiento.
La segunda etapa es la de comunicación y procesamiento. Esta etapa es muy importante en las operaciones psicológicas, incluida la adopción, el rechazo, la descomposición, la combinación, la migración, la selección, la transformación, la conexión y la comunicación. A través de las operaciones anteriores, el espacio del problema se determina y aclara gradualmente. Intercambiar ideas y desarrollar estrategias. En esta etapa, los "módulos" originales deben procesarse y reorganizarse. Algunas de las conexiones neuronales temporales en la corteza cerebral se abrirán y otras se cerrarán y reorganizarán temporalmente. Aquí es cuando surgirá un nuevo pensamiento creativo. Resolver problemas es una especie de creación desde cierta perspectiva, especialmente cuando se resuelven problemas que otros no han resuelto.
Cuando está en funcionamiento, a veces es necesario dividir todo el "módulo" en componentes hasta que ya no se puede dividir. Organice los elementos contenidos en cada "módulo" según sea necesario, vuelva a combinar los elementos descompuestos anteriores según sea necesario, imagine completamente en función de la información proporcionada, supere la influencia del pensamiento fijo, determine gradualmente el espacio del problema y forme una estrategia de resolución de problemas.
La tercera etapa es la etapa de salida de retroalimentación. Luego de la segunda etapa de comunicación y procesamiento, se ha formado la estrategia del plan. Luego de la edición, optimización, cálculo e inspección, la información procesada será sistematizada y organizada para llegar al estado final del problema. En este momento, la información procesada se divide en dos partes: una parte sale a través de los órganos funcionales y la otra parte regresa (retroalimentación) al cerebro como un nuevo "módulo" de memoria a largo plazo. Usaremos un diagrama de bloques para representar el siguiente proceso de operación mental:
La operación mental es un modo de pensamiento personalizado. Algunas personas piensan sin rumbo en el espacio del problema, pero no pueden organizarse y no obtienen nada. Algunas personas, sin embargo, son capaces de sustituir búsquedas casi infinitas por búsquedas extremadamente limitadas en el espacio del problema, e incluso no cometer errores en sus intentos, avanzando hacia sus objetivos de forma ordenada.
3. Análisis de caso de resolución de problemas
Ejemplo 1, un objeto con masa m y carga q puede moverse en una órbita horizontal ox, y al final hay una perpendicular a la órbita. O Pared fija. La órbita está en un campo eléctrico uniforme, la intensidad del campo es E y la dirección H es positiva a lo largo de ox. Como se muestra en la Figura 2, un pequeño objeto se mueve a lo largo de la órbita del buey del fenómeno, extraeremos cuatro módulos de conocimiento básico de la memoria a largo plazo del cerebro: energía potencial eléctrica, energía cinética, trabajo de fricción y principios funcionales. ¿Cuál es la conexión entre estos cuatro módulos y cómo están conectados? Discutamos dos situaciones: si no hay fricción, la función y la energía potencial eléctrica del objeto se pueden convertir entre sí, porque la trampa de colisión entre el objeto y la pared no pierde energía, sino la suma de la función. y la energía potencial eléctrica se conserva; en el caso de la fricción, la dirección de la fuerza de fricción es opuesta a la dirección del movimiento del objeto pequeño, la energía cinética y la energía potencial eléctrica disminuirán gradualmente y finalmente se detendrán en el punto O. Esto es que el trabajo realizado por un objeto pequeño para superar la fricción es igual a la suma de la energía cinética convertida y la energía potencial eléctrica. Podemos utilizar el siguiente diagrama de bloques:
El "Módulo 2" y el "Módulo 3" describen los cambios en el estado del objeto desde diferentes aspectos, y el "Módulo 1" describe el proceso de superar la fricción para hacerlo. trabajar. El cambio en el estado del objeto es obviamente causado por el trabajo realizado por la fricción, por lo que existe una relación causal entre el "módulo 1" y el "módulo 2 y el módulo 3", y la relación cuantitativa entre ellos está conectada por el "módulo 4". " (principio funcional). Debido a que la distancia hacia atrás del objeto en este problema es una cantidad física que es inseparable de la cantidad del proceso y el trabajo, y también aparece en todo el proceso de realización del trabajo, es razonable extraer el módulo de trabajo de fricción. No es difícil calcular de acuerdo con la fórmula de tres columnas de la figura, por lo que aquí se omite el cálculo.
Como se muestra en la Figura 2, un auto de juguete con masa m se coloca sobre una mesa horizontal lisa. Hay un resorte con masa insignificante en la plataforma del auto (parte del auto). Un extremo se fija en la plataforma y el otro extremo usa una bola de masa m para comprimir el resorte a una cierta distancia y luego lo une con un alambre delgado. Fija el auto sobre la mesa con las manos, luego quema el hilo y la bola saltará y aterrizará en el punto A del auto. Si el auto no se repara y la cuerda se quema, ¿dónde aterrizará la pelota en el auto? Mantenga el coche encendido durante un tiempo suficiente.
La pelota no se caerá del coche. (Preguntas del examen de ingreso a la universidad de 1987)
Solución: este problema se puede dividir en dos situaciones: el automóvil se mueve y el automóvil no se mueve. Hay cuatro procesos físicos básicos, es decir, el movimiento de lanzamiento plano. de la pelota cuando el auto no se mueve y el auto no se mueve La interacción entre la pelota y el carrito cuando se mueve, el movimiento relativo de la pelota y el carrito cuando el carrito se mueve y el movimiento de lanzamiento plano del. pelota cuando el carro está en movimiento. Todo proceso físico puede considerarse como un módulo que almacena cierta información. Cada módulo ha dominado una gran cantidad de conocimientos físicos, incluidas las características cinemáticas del lanzamiento plano, el efecto instantáneo de la gravedad, el efecto de acumulación espacial y el efecto de acumulación de tiempo. La situación es más complicada cuando el automóvil está en movimiento. Sin embargo, después de la descomposición y el cribado, se puede encontrar que los cuatro procesos están estrechamente relacionados con la velocidad, lo que permite vincular los cuatro procesos físicos a través de la velocidad, como se muestra en el diagrama de bloques:
En la figura 5, se ha explicado la afiliación de cada "módulo", las leyes físicas que deben cumplirse y las condiciones de conexión entre ellos. Se han comunicado las ideas para resolver el problema y no es difícil construir un modelo matemático para resolverlo.
Ejemplo 3, una cuerda pasa por una polea, y hay objetos con masas m y m en ambos extremos, como se muestra en la Figura 6, y
M & gtM, M es todavía en el suelo. Cuando M cae libremente una distancia h, la cuerda comienza a interactuar con M y M, y la cuerda se tensa en muy poco tiempo. ¿Cuál es la altura máxima que puede alcanzar M una vez tensada la cuerda?
Respuesta: Todo el proceso físico de esta pregunta se puede dividir en tres etapas. La primera etapa: M está en caída libre. La segunda etapa: la cuerda interactúa con el objeto respectivamente. La tercera etapa: M y M se mueven a velocidad constante respectivamente. La relación entre las tres etapas es que la velocidad final V de M en la primera etapa es exactamente la velocidad inicial antes de la interacción entre M y la cuerda en la segunda etapa. En la segunda etapa, la velocidad V después de la interacción entre M y la cuerda es la velocidad inicial de M en la tercera etapa. Como se muestra en la Figura 7.
Como se puede ver en la Figura 7, cada etapa es esencialmente un "módulo" de conocimiento, pero cada "módulo" contiene diferentes capacidades de conocimiento, y cada "módulo" tiene sus propias características y reglas que deben cumplirse. . Estas reglas son reglas operativas. Estos tres "módulos" están conectados naturalmente para formar una imagen completa y clara, que no es difícil de calcular.
Una teoría de la cognición humana debería explicar no sólo cómo las personas participan en el pensamiento complejo y la resolución de problemas, sino también cómo aprenden a hacerlo. El propósito de estudiar las imágenes mentales de problemas físicos construidas por quienes solucionan problemas es comprender su capacidad para organizar y procesar el conocimiento físico. El enfoque de poner énfasis en la comprensión sobre la memoria en el aprendizaje de la física es inadecuado e infundado. El éxito en la resolución de problemas reside en su conocimiento altamente organizado de la física, con muchos problemas similares almacenados en su memoria. En la enseñanza de la física, no es apropiado dejar que los estudiantes resuelvan problemas a ciegas, no hablar sobre el intercambio y evolución de los ejercicios y no guiarlos para que realicen análisis cualitativos correctos. La mayoría de aquellos que tienen éxito en la resolución de problemas y tienen buenas estrategias para resolverlos primero realizan un análisis cualitativo del problema y luego realizan un análisis cuantitativo después de explorar las ideas para resolver el problema.