材料选择和物理微元法的应用

李苏濛

【摘要】在物理学习中，由于物理题目中的内容过于抽象，并且会应用大量的数学知识，这使我们在解题过程中往往存在很大困难。微元法是物理问题中的常用解决方法，该方法通过对复杂物理问题进行无限细分，然后对其中的某一个微小单元利用我们熟知的物理规律来进行讨论，从而使复杂的物理问题得以迅速解决。而在物理微元法的应用过程中，对材料的选择是其关键所在。为此，本文便对材料选择和物理微元法的应用进行深入的探讨。

【关键词】材料选择 物理微元法 应用策略

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）30-0153-01

引言

在物理問题的分析与解决过程中，微元法作为一种重要的思维方法，在物理学科中有着非常重要的应用。微元法着重在于培养我们从部分到整体的逻辑思维，其在对复杂物理问题进行分析与解决时，通过对该问题进行细分，然后对某一细分部分进行讨论，以此分析其物理规律，并逐步扩大到整个问题的物理规律分析当中，以此实现对复杂物理问题的快速解决。该方法能够将复杂问题简单化，这也使其在物理知识体系中发挥着极为重要的作用。而在物理微元法应用过程中，对材料进行合理选择，使物理问题的解决更贴近于实际生活，这无疑能够帮助我们学生更加灵活的应用物理微元法。

一、材料选择和物理微元法在实际问题解决中的应用意义

在物理世界中有着许多的物理问题需要解决，对这些物理问题进行解决有助于促进人类发展，但这些物理问题往往非常复杂，因此急需要通过各种方法来予以解决。微元法便是解决物理问题的一种常见方法，众所周知，许多物理问题都与实际生活密切相关，因此在利用微元法对物理问题进行解决时，如果不能将其与实际生活联系到一起，必然会使微元法的应用失去根本意义。因此，必须要对材料进行合理的选择，这样才能使微元法与实际生活紧密的联系起来，并通过对复杂物理问题的解决，将这种解题思路有效的应用到实际生活当中。在利用微元法对某些物理问题进行处理时，特别是连续体问题，可将其分解成若干个元过程，比如质量元、面积元、时间元等，在这些元过程中，都需要遵循相应的物理规律，我们只需要对这些分解后的元过程进行分析，并利用物理思想或相应的数学方法来对其进行处理，就能够实现对复杂物理问题的求解，并且也能进一步加深我们对物理规律的认识，从而起到提高分析能力与巩固知识的作用。由此可见，材料选择和物理微元法在实际问题解决中有着多么重要的应用意义。不过，在对物理微元法及对材料进行选择时，必须要遵循相应的原则，特别是在微元进行选取时，应通过相应的叠加演算来获得，同时确保微元及微元量能够具有“可加性”特征。此外，为了确保微元能够在叠加域中实现完整叠加，应根据量中的序来实现相关微元的选择。

二、材料选择和物理微元法的应用实例分析

（一）在受力问题中的应用

在众多的物理问题中，物理受力问题是非常常见的，而且该类问题与实际生活有着十分密切的联系，因此在利用物理微元法在对这类问题进行解决时，其材料的合理选择将直接关系到物理微元法在某一具体实际生活问题的应用。以下通过举例的方式来说明材料选择和物理微元法在对受力问题中的具体应用。

例如，对于某一条处于均匀闭合状态的细绳来说，细绳的质量为m，而该细绳则是套在一个铁圆锥中的，该铁圆锥的半顶角用？姿表示，求细绳在处于平衡状态时所承受的具体张力。在对这类问题进行求解时可以明确的是，该题目中的材料选择为细绳和铁圆锥，而这两样材料在实际生活中是非常常见的。根据该题的题意可知，细绳是被套在铁圆锥上的，而铁圆锥的表面则较为光滑，由此可以了解到细绳在处于力的平衡状态时，其在铁圆锥中的每个受力点的受力是一致的，在应用物理微元法进行解决时，如果将细绳作为本题的研究对象，无疑会使该类问题的求解变得非常困难，这是因为微元法是以分解后的某一微元来作为研究对象的，而以细绳来作为研究对象则需要对所有的微元进行研究，这不仅会使研究内容大大增加，也不利于问题的解决。因此，在对该问题进行求解时，只需要将细绳在铁圆锥中的某一点作为研究对象，通过对其受力状态的分析来达到解决问题的目的。

（二）在功的计算中的应用

功的计算问题也是常见的物理问题，由于在某些情况下物体上的外力是根据时间与位置的不同而发生变化的，因此许多情况下无法利用功=距离×力来进行计算。举例说明，在某一平面中存在两个质量分别为m1与m2的物体，两个物体间的距离是a，随后质量为m2的物体沿着水平方向接近于质量为m1的物体，此时两物体间的间距为b，求出克服m1对m2的万有引力的作功大小。在该问题中，要想使题目的理解变得更加容易，应将其与实际生活相联系，而这便需要对材料进行合理选择，然后利用物理微元法来对距离的微小区间进行划分，通过对某一微小区间的万有引力进行分析，并逐步扩大到整个区间，进而实现对该类物理问题的解决。

结语

本文通过对上述两种物理问题解决中微元法的具体应用进行分析，以此探讨了材料选择与物理微元法在实际问题中的具体解决思路。由此可见，在物理问题求解中，不能利用常规分析方法来进行求解，对某一问题进行整体分析，远远不如局部分析有效，因此，通过对某一物理问题进行合理的材料选择，然后通过微元法来对问题的整体进行划分，并取一微小单元来进行分析，然后通过求和的方式就能获得想要的答案。此外，虽然微元法在物理问题的求解中应用较少，但其在对某些实际生活中的物理题目进行求解时却十分有效，如曲线运动类问题等，因此我们学生在后续的物理学习中，更应多多了解微元法，以此提高我们对实际物理问题的解决能力。

参考文献：

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