定性分析面面观定性分析是指利用所学物理知识和技能对相关过程中物理量的变化情况作出描述性的判断．所提问题一般对涉及到的物理量不要求计算出具体数值，只要能判断出“变”与“不变”、“增大”或“减小”、“增加”或“减少”等变化情况即可；或者要求对物理过程的性质或特点作出描述性的判断。要作好定性分析，要求学生不但要熟炼掌握基本概念和规律，而且要具备面对情景构建物理模型的能力、灵活应用物理学科的技能进行分析综合、逻辑推理的能力、或应用数学方法解决问题等诸多能力。根据题目所交待的情景，选好研究对象，分析清楚所发生的物理过程(建立物理模型)，建立物理方程，利用物理或数学方法进行逻辑推理。这是定性分析的一般思路与步骤，但在具体操作起来，还要注意下列几个方面。一、从研究对象的选取来看，可用整体法、隔离法、微元法等。整体法如图1所示，粗糙水平面上一长木板右端有一立柱，当人沿板加速向右跑动时，板加速向左运动，若人跑到板右端时立即抱住立柱，问人抱住立柱后板将向哪个方向运动?【分析与解】把人和板看作一个系统，人奔跑时跟板之间的相互摩擦力以及抱立柱时的相互作用力均为系统内力，不能改变系统的总动量，而在抱住立柱之前，板一直受到地面所施的水平向右的摩擦力，此力为系统的外力，据动量定理知，该力的冲量使系统的总动量向右增加，故抱住立柱后，系统将向右运动。整体法分析问题显得简单明了。隔离法如图2所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为ml，B为铁片，质量为m2,整个装置用轻绳悬挂于0点，当电磁铁通电铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为()A.F=m1gB.m1gvf>(m1+m2)gC.F=(m1+m2)gD.F(m1+m2)g【分析与解】对于铁片B，被吸引上升过程中受力如图，据牛顿第二定律有F引-m2g=m2a对于A和C，此过程中受力如图，据力的平衡有F-m1g-F引=0,由以上两式可得F=(m1+m2)g+m2a(m1+m2)g,故选D。利用隔离法从过程的本质上找到了力和运动的关系。整体法和隔离法并用用轻杆连接两小球a和b，从轻杆处于水平位置处由静止自由释放后绕轴0转动，a球上升，b球下降，不计一切摩擦阻力，则从原位置转到杆处于竖直位置过程中，杆对两小球的作用力分别对两小球做正功还是做负功?【分析与解】将两小球及杆看作一个系统，系统内只存在动、势能的相互转化，故系统机械能守恒．而对a球，重力势能和动能均增加，即机械能增加，据功能关系知，杆对a球做正功。对b球，机械能应减少，故杆对b球做负功。整体见全貌，隔离见细节。微元法从力的观点解释：竖直条形磁铁靠近水平面上的导体圆环时，环有收缩的趋势，同时环对水平面的压力增大。【分析与解】条形磁铁N极靠近圆环时，环中会产生逆时针方向的感应电流，将圆环分割为若干小段，则每一小段可看作直线电流，取图中a处一小段分析，所受安培力如图所示，其水平分量指向圆心，竖直分量向下使环对水平面的压力增大。同理，环上各段所受安培力的水平分量均指向圆心，故环有收缩的趋势，各段所受安培力的竖直分量均向下使环对水平面的压力增大。利用“微元法”分析问题，更能看到问题的本质。二、从借助的数学方法来看，可用解析法、作图法、图象法解析法如图所示，R0为定值电阻，电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器总阻值为R,电流
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为理想表，当滑片P从a移到b的过程中，电流表示数如何变化？【分析与解】此电路属于变阻器的分压接法，用通常的电路定性分析手段都不会得到结果，可借助数学方法作一研究。设变阻器aP部分电阻为R1，Pb部分电阻为R2,则有R1+R2=R，可求得干路电流I干=Er+R2+R0R1R0+R1电流表示数IA=RORO+R1I干=R0ER0(r+R)+R1(r+R)-R12式中，其它量均为定值，R1为变量，设y=-R12+(r+R)R1+R0(r+R).贝Uy为R1的二次函数，其二次项系数小于零，故图象开口向下(如图所示)，若R叶R2即Rr,则从图象上可以看出，随着R1从0增大到等于R,y值将先增大后减小，则IA会先减小后增大.若R叶R2即R
用解析法求得待求量的数学表达式后，利用数学结论或对表达式进行分析讨论而得到结论，推理严密，逻辑性强。作图法如图所示，用相同的细绳a和b悬挂小球处于静止状态，绳a水平，绳b跟竖直方向夹角为6.则当增大小球重力时哪根绳先断？【分析与解】分析受力情况据平衡条件利用平行四边形定则作图，据直角三角形中斜边总大于直角边立即会得出FbFa,故b绳先断。作图法形象直观，一目了然。图象法粗糙水平面上放置一物块，第一次以水平恒力F1作用于物块，经时间t1后撤掉此力，物块通过总位移S后停下，第二次以水平恒力F2作用于物块，经时间t2后撤掉此力，物块也通过总位移S后停下，已知F1F2,则可知F1t1F2t2.【分析与解】据动量定理，对于两过程分别有F1t1-卩mgt1总=0,F2t2-卩mgt2总=0如此，只需比较t1总和t2总的大小，便可知F1t1和F2t2谁大谁小，考虑到两种情况下总位移相等，而有恒力作用时的加速度大小关系为a仁F1m-[1ga2=F2m-ag撤掉恒力加速度均为a=-yg故可用速度图象来比较时间，如图所示，图线1与图线2所包围的面积应相等。则有t1总vf2t2.>v/f2t2.>v/t2总，因而可知，f1t1>应用物理
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不好解决的问题，不妨用图象试试。三、从思维方法上来看，可用等效法、平均法、极端法等等效法半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套一带电小球，空间存在水平向右的匀强电场，若将小球从最高点a处由静止释放，则小球具有最大动能的位置可能为()A.c处B.b、c间某处C.d、c间某处D.a、b间某处【分析与解】小球处在复合场中，故可用等效法求复合场强来确定等效的最低处。若带正电，则电场力跟重力的合力斜向右下方，如图所示，贝V等效的最低点在b、c间某处，在此之前合力对小球做正功，动能会增大，之后则合力对小球做负功，动能会减小.同理，若带负电，则在d、c间某处。等效是学好物理的必备。平均法一带负电的小球沿光滑绝缘水平桌面向右运动，飞离桌面后进入水平方向的匀强磁场，如图所示，若飞行时间t1后落地，水平射程为si，着地速度为v1，撤去磁场，其它条件不变，小球飞行时间t2，水平射程s2,着地速度v2，则()A.s1v/s2>t1C.v1v2D.v1=v2【分析与解】无磁场时，小球做平抛运动，水平方向的分运动为匀速直线运动，竖直方向的分运动为自由落体运动。有磁场时，分析受力情况，据曲线运动的条件可大致画出小球的运动轨迹如图，分解洛伦兹力，洛伦兹力的竖直分量的存在使得竖直方向的平均加速度大于重力加速度，故落地时间将变短，即t1平均法是解决变速运动问题的重要手段。极端法【例10】两不等量异种电荷连线上有a、b、c三点，已知b点的场强为零。且ab=bc,若将一正电荷从a处沿连线经b移到c处，则其电势能如何变化？【分析与解】b点处场强为零，是指+q1、-q2在该点处所激发电场的合场强为零，即在该点处两场强大小E仁E2,若能确定连线上b点左侧和右侧的场强方向，则可判断电势能的变化情况。为此，可用极端法来分析：对于E1来讲，从q2处到b点处，E1从某一较大数值减小到某一较小数值，对于E2来讲，从q2处到b点处，E2从无穷大减小到某一数值，而在b点处有E1=E2，故可知从q2处到b点所经历的各处中均有E2E1，则合场强应为向左。同理，b到c各处中均有E2推至极端，便见端倪。四、针对物理过程具有的特点，可用对称性、周期性、临界值等进行定性分析。对称性【例11】如图所示，O是两等量同种电荷连线的中点，a、b是连线中垂线上两点，oa=ob，将一正试探电荷从a沿中垂线移向b，则电荷的电势能如何变化？所受电场力大小如何变化？【分析与解】据等量同种电荷的电场线分布的对称性可知，电荷的电势能将先增大后减小。而电场力的变化则有两种可能，若a点正好处于最密部或密部到O点之间，则电场力先减小后增大，若a点处于密部以外，则电场力先增大后减小再增大再减小。许多物理过程具有对称性，把握到手，依此解题，非常方便。周期性【例12】如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的波形曲线，波沿x轴正方向传播，P为介质中一点，已知波速V=10m/s.则当t=0.95s时()P点的位移大于5cmP点的位移小于5cmP点正在做加速运动P点正在做减速运动【分析与解】由波形曲线可知，波长入=4m.则周期T=Xv=0.4s.可知t=0.95s=238T.据波的周期性知，t=0.95s时P点的运动状态跟t=38T时的运动状态完全相同，从图象可知，t=0时P点运动方向为沿y轴正向，经28T到达波峰处，以后28T内由波峰向平衡位置运动，做加速运动，则前18T内的平均速度小于后18T内的平均速度，则前18T内通过的位移小于5cm。贝UP点的位移大于5cm(波中质点的位移是相对于平衡位置而言的)。故选AC。许多物理过程具有周期性，据周期性可看出运动状态变化的规律。临界值【例13】半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一物体m，如图所示，今给物体一水平初速度vO=gR，则物体将()沿球面滑至M点按半径大于R的新圆弧轨道运动先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动立即离开半圆弧做平抛运动【分析与解】v0=gR是物体在顶部跟球面不挤压的临界值，则此时物体只受重力，且有水平速度，故做平抛运动。选Do临界值是过程变化的标志。五、从知识储备来看，往往可用一些已知的结论进行定性分析[HT]对于一些物理过程，自己平时已经做过研究，得到一些结论，用到时，可直接拿来使用。例如正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大”。曲线运动中，运动轨迹一定向有力的一侧弯曲”，简谐运动中位移、力、加速度的大小变化一定是同一步调的”，两个量的和为定值，则当两者相等时其乘积最大，两者相差得越多，乘积越小”。滑动变阻器的分压接法中，串联部分的阻值增大，贝y总电阻也增大”等。【例14】已知在一个电场中A点电势高于B点电势，则（）A.将负电荷从A移到B时电场力做负功将负电荷从A移到B时电场力做正功将正电荷从A移到B时电荷的电势能增大D.将正电荷从A移到B时电荷的电势能减少【分析与解】据W=qUAB=q（©A-©B知，将负电荷从A移到B时电场力做负功。而利用正电荷在电势高处电势能大”这一结论可知，将正电荷从A移到B时电荷的电势能减少。故选AC。利用已知的结论既省时又高效。六、利用能量的观点进行定性分析【例15】竖直光滑圆弧轨道处于非匀强磁场中，一圆环保持环面竖直而从轨道一端滚下，则能否滚到另一侧等高处？【分析与解】因为是非匀强磁场，故环运动过程中穿过环的磁通量发生变化，环中产生感应电流，据能量守恒知，环消耗了机械能而转化为电能，故将不能滚到另一侧等高处，要低一些。用能量的观点解决问题是贯穿于中学物理中的一条主线，许多问题都可以得到简明而令人信服的解答。
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