以“不变”应“万变”
赵丽霞
摘 要：动态问题是高中物理习题教学中常见的一类问题，从力学的动态平衡、直流电路、电容器、变压器的动态分析，归纳总结以“不变”应对“万变”的解题思路，提高了习题课的生动有效性。
关键词：动态问题；不变；解题思路
在物理规律的应用中，我们会发现在物理量间常会有一些相互制约的物理关系，如果某个物理量发生了变化，会导致其他物理量发生变化，这一类的问题为物理学中的动态问题。
在教学中笔者总结了力学和电学中常见的动态问题，以“不变”应“万变”的方法解决这类问题，在课堂教学中也收到了比较好的反馈。
1 力学中的动态平衡问题
在力学中我们处理平衡问题根据是F合=0，利用合成法或分解法、正交分解法可以求力的大小，当某个力的方向在变化时，如缓慢移动过程中判断力的大小变化情况，这类问题是力学中的动态平衡问题。
通常处理这类问题的方法是图解法，而图解法的“不变”条件是物体受三个力处于平衡状态（缓慢移动），其中一个力是恒力（一般为重力），一个力的方向不变，“变化”条件是第三个力的方向变化。这类力学中的动态平衡问题通常解题思路为对研究对象进行受力分析，用力的合成或力的分解作平行四边形（也可简化为矢量三角形），画出第三个力的变化方向，而线段的长度变化即可判断各个力的大小变化情况。
例1 如图1所示，一重物在两个长度相同，方向都与竖直方向夹角为30°的两根绳子作用下处于平衡。现一根绳方向不变，将另一根绳缓慢的变为水平方向，则在这个过程中，判断两个绳的拉力大小变化情况。
解析 如图2所示，对节点B受力分析，一个力FB竖直向下，大小等于重力，另两个力沿绳方向，用平行四边形法作出FAB、FBC的合力FB'，因为节点B 受到三个力作用处于平衡FB'=FB，平行四边形中一个力FAB方向不变，另一个力FBC方向变化如图2，从长度的情况可判断FAB一直增大，FBC先减小再增大。
2 电学中的动态问题
2.1 直流电路的动态变化分析
根据闭合电路欧姆定律及串联、并联电路的性质分析电路中某一部分的电阻发生变化而引起的整个电路各部分电学量（电压、電流、电功率等）的变化情况。这类问题的“不变”条件是电源的电动势E和电源的内阻r，“变化”条件一般为某个外电阻的变化。这类问题是直流电路的动态变化。
一般处理这类问题，解题思路为：分析变化的外电阻，根据电路情况（串、并联）判断R外的变化情况，再由闭合电路欧姆定律I=和U外=E-Ir来判断I和U外的的变化，最后按照“先干路后支路、先定后动（先定值电阻部分再变化电阻部分）”的原则判断各部分电压、电流、电功率的变化情况。
例2 在如图3所示的电路中，当把开关S合上时，判断电压表、电流表的示数如何变化？（电路中各表均为理想电表）
开关S断开，R2换为滑动变阻器，将R2增大，则两表示数又如何变化？
解析 当把开关S合上时，电路的外电阻减小，可判断I增大，根据U外=E-Ir判断U外 减小，所以电压表示数减小，电流表示数增大。
若开关S断开，R2增大，则电路的外电阻增大，由上面两个公式即可判断I减小，U外增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小。
2.2 电容器的动态变化分析
电容器的正对面积或距离或电介质发生变化而导致电容器的电容、电量、电压、电场强度发生变化，这类问题的“不变”条件分两种情况，一是与电源相连，电压保持不变；二是充电后与电源断开，电荷量保持不变。
例3 如图4所示，电容器与电源相连，将b板接地，P为电场中的固定一点，现将a板向上稍微移动，两板的距离增大，则判断电容器的电容、电压、电量、电场强度、P点的电势变化情况。若将电容器充电后与电源断开，则这些物理量又如何变化？
2.3 变压器的动态变化分析
理想变压器的动态问题一般分两类：一种匝数比不变，负载变，另一种负载不变，匝数比变化。这两类情况中一般原线圈提供的电压U1不变，解题思路为U1→U2→I2→I1。
例4 如图5所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S原来闭合，且R1=R2.现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I、电阻R1上的功率P1及该变压器原线圈的输入功率P的变化情况正确的是 （ ）
A.U增大
B.I增大
C.P1减小
D.P减小
物理中的动态问题，抓住“不变”因素处理“变化”因素，在教学中我们要善于总结、归纳，只有坚持这样才会让我们的习题课生动起来，提高课堂效率。
摘 要：动态问题是高中物理习题教学中常见的一类问题，从力学的动态平衡、直流电路、电容器、变压器的动态分析，归纳总结以“不变”应对“万变”的解题思路，提高了习题课的生动有效性。
关键词：动态问题；不变；解题思路
在物理规律的应用中，我们会发现在物理量间常会有一些相互制约的物理关系，如果某个物理量发生了变化，会导致其他物理量发生变化，这一类的问题为物理学中的动态问题。
在教学中笔者总结了力学和电学中常见的动态问题，以“不变”应“万变”的方法解决这类问题，在课堂教学中也收到了比较好的反馈。
1 力学中的动态平衡问题
在力学中我们处理平衡问题根据是F合=0，利用合成法或分解法、正交分解法可以求力的大小，当某个力的方向在变化时，如缓慢移动过程中判断力的大小变化情况，这类问题是力学中的动态平衡问题。
通常处理这类问题的方法是图解法，而图解法的“不变”条件是物体受三个力处于平衡状态（缓慢移动），其中一个力是恒力（一般为重力），一个力的方向不变，“变化”条件是第三个力的方向变化。这类力学中的动态平衡问题通常解题思路为对研究对象进行受力分析，用力的合成或力的分解作平行四边形（也可简化为矢量三角形），画出第三个力的变化方向，而线段的长度变化即可判断各个力的大小变化情况。
例1 如图1所示，一重物在两个长度相同，方向都与竖直方向夹角为30°的两根绳子作用下处于平衡。现一根绳方向不变，将另一根绳缓慢的变为水平方向，则在这个过程中，判断两个绳的拉力大小变化情况。
解析 如图2所示，对节点B受力分析，一个力FB竖直向下，大小等于重力，另两个力沿绳方向，用平行四边形法作出FAB、FBC的合力FB'，因为节点B 受到三个力作用处于平衡FB'=FB，平行四边形中一个力FAB方向不变，另一个力FBC方向变化如图2，从长度的情况可判断FAB一直增大，FBC先减小再增大。
2 电学中的动态问题
2.1 直流电路的动态变化分析
根据闭合电路欧姆定律及串联、并联电路的性质分析电路中某一部分的电阻发生变化而引起的整个电路各部分电学量（电压、電流、电功率等）的变化情况。这类问题的“不变”条件是电源的电动势E和电源的内阻r，“变化”条件一般为某个外电阻的变化。这类问题是直流电路的动态变化。
一般处理这类问题，解题思路为：分析变化的外电阻，根据电路情况（串、并联）判断R外的变化情况，再由闭合电路欧姆定律I=和U外=E-Ir来判断I和U外的的变化，最后按照“先干路后支路、先定后动（先定值电阻部分再变化电阻部分）”的原则判断各部分电压、电流、电功率的变化情况。
例2 在如图3所示的电路中，当把开关S合上时，判断电压表、电流表的示数如何变化？（电路中各表均为理想电表）
开关S断开，R2换为滑动变阻器，将R2增大，则两表示数又如何变化？
解析 当把开关S合上时，电路的外电阻减小，可判断I增大，根据U外=E-Ir判断U外 减小，所以电压表示数减小，电流表示数增大。
若开关S断开，R2增大，则电路的外电阻增大，由上面两个公式即可判断I减小，U外增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小。
2.2 电容器的动态变化分析
电容器的正对面积或距离或电介质发生变化而导致电容器的电容、电量、电压、电场强度发生变化，这类问题的“不变”条件分两种情况，一是与电源相连，电压保持不变；二是充电后与电源断开，电荷量保持不变。
例3 如图4所示，电容器与电源相连，将b板接地，P为电场中的固定一点，现将a板向上稍微移动，两板的距离增大，则判断电容器的电容、电压、电量、电场强度、P点的电势变化情况。若将电容器充电后与电源断开，则这些物理量又如何变化？
2.3 变压器的动态变化分析
理想变压器的动态问题一般分两类：一种匝数比不变，负载变，另一种负载不变，匝数比变化。这两类情况中一般原线圈提供的电压U1不变，解题思路为U1→U2→I2→I1。
例4 如图5所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S原来闭合，且R1=R2.现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I、电阻R1上的功率P1及该变压器原线圈的输入功率P的变化情况正确的是 （ ）
A.U增大
B.I增大
C.P1减小
D.P减小
物理中的动态问题，抓住“不变”因素处理“变化”因素，在教学中我们要善于总结、归纳，只有坚持这样才会让我们的习题课生动起来，提高课堂效率。
