电磁感应是高中物理考试中分量极重的一部分, 这部分的题目经常让很多考生在模拟考试里表现得不好甚至失败。当考生遇到线条切割、电路回路还有磁场变化这些比较复杂的情况时, 清华大学的学霸们整理出来的高效思维导图能够帮助考生实现成绩上的大幅反超和胜利。
一、深挖底层逻辑
很多学生在学习电磁感应这门课的时候高中物理大题电磁物理好资源网，遇到的最让人发愁的情况是, 虽然所有的知识点都记在心里, 但是一旦题目稍微变动一下, 脑子就一片空白。
其实呢, 电磁感应的底层逻辑特别简单高中物理大题电磁，说白了就是“磁”和“电”这两样东西之间进行的一种不断变化的互相转化过程。要想把这一章内容真正学好, 第一步得在脑子里头牢牢建立起关于磁通量的概念, 你可以把它想象成穿过了某一个平面的那些磁感线的具体数量。
当清华的学霸们在进行复习的时候, 他们一般常常会把磁通量的变化当作自己思考的逻辑起点。不管是那个磁场自身发生了改变, 还是说那个回路的面积发生了变化, 亦或者是这两个东西之间的角度有了变动, 最后都会导致磁通量出现波动的现象。
只有抓住了磁通量发生变化的这一个源头, 你才能够在遇到那些非常复杂的综合题目的时候, 一下子就把整个思路给理顺清楚。
在思维导图里, 这一部分内容最好放在最中间。大家得清楚一点, 产生感应电动势这事儿, 其实不需要什么闭合回路也能成, 可是要想产生感应电流, 那必须得有闭合回路才行。
这种概念上很小很小的差别, 通常就是选择题里头容易掉进去的高频陷阱。基础知识打不牢的话, 整个人就会像地震一样乱晃, 这乃是学物理的一条永远都改变的真理。
二、破解楞次定律
楞次定律在电磁感应里面扮演着灵魂般的关键角色, 同时它也是一个非常容易导致大家犯错的重点内容。不少学生只是依靠死记硬背来掌握所谓的“增反减同”这一口决, 可是到了真正去实践应用的时候, 他们就会搞不清楚原磁场的方向究竟应该如何判断, 以及感应磁场的方向又该怎么确定。
有一位清华大学的成绩拔尖的学生分享过一个学习的小窍门, 他建议我们把楞次定律想象成物理学领域之中的叛逆期阶段。
当原来的磁通量想要增加的时候, 感应电流自己产生的磁场就会故意去阻挡它增加的举动。而当原来的磁通量想要减少的时候, 感应电流自己产生的磁场又会刻意去把它拉住。这种所谓的阻碍, 其实并不是彻底的阻止。
说白了, 这只是一种让趋势慢下来的作用。在我们的思维导图中, 我们可以使用箭头以及对比鲜明的颜色来标记出这种对抗的关系, 这样一来, 其中的逻辑关系就能让人一眼看清楚明白无误了。
只要你把那种阻碍到底是个什么本质给弄明白了, 面对好多那种改了形状的题目, 你就能轻轻松松地去对付。像是导体棒在动起来的时候受到的那个阻碍, 或者线圈的面积在那儿收缩的时候产生的那个阻碍, 这些例子你都得清楚。
三、构建动态模型
在高中物理的题目里, 电磁感应这部分内容经常会和力学知识结合起来考察。这里面最具有代表性的一个案例, 就是所谓的单杆切割磁感线的这种模型情况。在那种状况下, 导体棒会同时受到安培力、重力和拉力这三种力的相互作用并由此产生运动过程。
因为导体棒的运动速度是处于不断变化之中的, 所以这就直接导致了感应电动势的大小也会随之发生变化。而感应电动势一旦发生改变, 流经电路中的电流数值以及磁场施加在棒上的安培力大小也就都跟着变了。从本质上来分析这个问题, 它事实上描述的就是一种极为典型的动态平衡的这样一个过程状态。
那位毕业于清华大学的学霸给出建议说道, 大家在处理这种类型的问题的时候, 千万要在思维导图里画出所谓的逻辑闭环这一现象, 具体来说就是速度产生变化然后导致电动势也随之发生变化, 紧接着电动势的变化又会致使电流出现改变, 随后电流的改变会引起安培力跟着变化, 而安培力的最后变动却又反过来去影响加速度的大小还有速度的快慢, 大家所使用的这种循环往复的推导手法, 是解开那些最难的压轴题目前必须走过的一道关隘。
只要把动态分析这个技巧给掌握了, 就等于彻底弄懂了物理题目的关键所在。等到你能熟练地把导体棒是什么时候达到最大速度、又是什么时候进入稳定状态这两件事给判定清楚的话, 那么电磁感应里面最难搞的那部分问题也就很容易就被解决了。
在这一连串的操作过程当中, 牛顿第二定律还有运动学公式, 依然是在背后大力帮你的最强有力的帮手。
四、转化等效电路
很多同学在看到复杂的电磁感应实验装置时, 会觉得头晕眼花, 其实只要学会“等效替代”这个方法, 所有的问题都会变得简单不少, 在思维导图中, 我们可以把切割磁感线的导体棒想象成一个充当电源角色的存在, 同时要把它的电阻看作是内阻, 而剩下的其他部分则构成了外电路。
当把那个步骤搞完, 物理模型就变成了电路图的样子。接下来的事情就变得简单了, 就是初中时候学的那个闭合电路欧姆定律。你要盯着看的东西有几种, 一个是路端电压的计算, 一个是电功率的计算, 还有一个是电荷量的计算。
等效电路这个东西, 用起来的办法叫作简化复杂的情况, 它是个很厉害的招数。有了这个招数, 你能很快把那一些让人看着烦的、乱七八糟的物理背景全都甩掉, 最后直接拿到那些核心的数据内容。
这里要特别留意电荷量的计算, 它往往直接跟磁通量的变化量挂钩, 不随时间而变化。这个结论挺重要的, 很多填空题都可以直接用。在思维导图的那个分支下面, 最好把常见的电路公式还有电荷量的推导过程简单标出来, 这样考前翻看的时候一眼就能看到, 起到提醒的作用。
五、攻克能量难题
电磁感应这个知识点里, 最让人头疼的地方在于能量守恒这一条。在高考以及那些模拟题里面, 关于能量是怎么转化的, 通常都放在最后那一问来考。当你看到外界做功去推动那根导体棒运动的时候, 你要搞清楚能量最后去了哪个地方?
其中有一小块部分转化成了导体棒自身具有的动能, 而另一大块部分则通过电流在做的功, 最终变成了焦耳热这种东西。要知道能量守恒这道理是物理学里头最根本、最底层的一个逻辑体系, 同时也是你想要拿到高分所必须要跨过的一座最后的大坎儿。
在思维导图里面, 得明确地把各种功和能的对应关系给标注清楚。安培力如果做了多少负功, 那么电路里就会相应地产生等量的焦耳热。外力一共做了多少功, 整个系统的能量就会随之增加多少。
把这当成是一种能量的收支平衡表去用, 是可以帮你去检查一下自己算出来的结果到底合不合理。一旦你发现能量并不守恒的话, 那肯定是在某个环节的受力分析上出了差错。
清华大学的那些优秀学生在处理能量相关问题的时, 通常是喜欢采用一种被称为功能关系图的方法的。如果你能够在自己绘制的导图中加入这个具体的环节的话, 那么你就会发现自己在做题目的时候具备了一种全局性的视野。
你不必去执着于某一个特别复杂的积分过程。你可以试着从最初的末的状态之中的能量差这个角度入手去看看。你会非常清楚地发现有太多的看起来好像是没有任何办法来解决的题目, 实际上只是需要一行能量方程就能把它直接解决的。
六、绘制思维导图
已经讲了那么多方法, 最关紧要的一步得由你自己动手, 去画出专门适合你自己的思维导图。千万别去网上找现成的东西然后直接照抄, 因为只有这样通过你自己大脑进行深度加工和处理的信息, 才能真正地转变为长期记忆, 这一点是很确定的。
你可以先准备好一张A3规格的大尺寸纸张, 接着从“电磁感应”这四个大字号出发, 让内容像树根一样逐渐向外延伸出概念、定律、模型以及能量等相关的分支来。
在开始绘制工作的时候, 尽量去使用那些颜色不一样的笔。用红色来标注容易犯错误的地方, 用蓝色来标注核心公式, 用绿色来标注典型模型。制作思维导图这事儿并不是画画啊, 它其实是知识从一种形态到另一种形态的结构化转移。
你每一次碰到一道做错的题目, 就得回过头来好好看看这张图, 仔细去思考这道题对应着图中的哪一个分支, 到底是哪个地方的逻辑点产生了偏差, 紧接着就把这些内容补充上去并且完善好。
到了高三这个阶段比较靠后的时候, 你做了很多功夫才弄出来的这张思维导图, 就是你最厉害的一种通关方法。
如果你能做到把书本合起来, 然后在脑子里面清清楚楚地把这幅图的每一段细节都重新造出来, 那电磁感应这个内容就不再是你薄弱的部分了, 而是能帮你比别人多得的分数的工具。成功的方法并不在于你做过大量的题目, 而是在于你能不能在深层面上完全掌握知识的整个系统。
学习电磁感应这件事, 其实是一场得打好长久的仗, 可是你只要把正确的路子找对, 你就能在搞不清楚状况的时候找到方向。我今天今天要把这些思考的逻辑讲给你听, 还要教你怎么去把思维导图搭起来, 就是希望这些东西能替你把你学物理时候挡在前面的坑都填上。
要是你在做练习的时候碰到了具体的困难, 又或者对于电磁感应里的某种模型还有没弄明白的地方, 那就请在评论的那个地方写下你的疑问, 我们可以一起坐下来商量, 把这些问题解决掉。
#马住这个知识#