物理習題中的變和不變

在物理問題中包含著許多“變”與“不變”的因素，從某種意義上講，認識到“變”與“不變”就能夠找到正確解決問題的入手點。
　　
　　例1：入射光線與鏡面的夾角是30度，反射光線與入射光線的夾角是；如果入射角變大，反射光線與鏡面的夾角將。
　　
　　分析：反射光線、入射光線、法線在同一平面上，反射光線、入射光線分居在法線兩側，反射角等于入射角（反射定律）。法線與鏡面垂直（夾角為90度），入射角應為60度，根據反射定律，反射角等于入射角是60度，因此反射光線與入射光線的夾角應該是120度。入射光線與鏡面夾角變大意味著入射角變小，因為反射角等于入射角，因此當入射光線與鏡面的夾角變大時，反射光線與鏡面的夾角變大。
　　
　　本例中反射定律是解決問題的根據，在問題中不變的是“反射角等于入射角”、“法線”；變化的是入射角。前一問提醒我們要找到入射角跟入射光線與鏡面夾角的關系；后一問則是在前一問的基礎上通過進一步分析得出的。
　　
　　例2：一個放在水平面上的物體重500牛，現給它一個豎直向上的大小為300牛的拉力，此時物體受到的合力是多大？
　　
　　分析：設想用300牛的豎直向上的拉力能否提起重500牛的物體？物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運動狀態時，我們說物體處于平衡狀態。處于平衡狀態的物體受到的合力大小為零。在給物體向上的拉力時，物體的運動狀態不會發生變化，它仍然保持靜止，因此它受到的合力為零（此時物體不是只受兩個力的作用，而是在三個力的作用下保持平衡）。我們給它向上的拉力起到了什么作用呢？靜止在水平面上的物體受到重力和水平面的支持力的作用。沒有給它向上的拉力時，物體受到的重力與支持力是一對平衡力（合力為零）；當我們給它一個向上的拉力時，如果拉力小于物重，則水平面仍然會給它向上的支持力，隨著拉力的變大，支持力會逐漸變小，當拉力的大小等于物重時，水平面給物體的支持力會變為零，此時物體只受到重力和拉力的作用；當拉力的大小大于物重時，物體受到的合力不再為零，方向為豎直向上，物體會豎直向上做加速運動（運動狀態發生變化）。
　　
　　本例中，不變的是重力的方向、物重的大小、拉力的方向和大小；變化的是物體對水平面的壓力和水平面給物體的支持力。
　　
　　例3：在溫度為20℃的室內，把一只放在酒精中很長時間的溫度計從容器中取出，溫度計的示數將。
　　
　　分析：把溫度計取出時，會有一些酒精仍然留在上面，這些酒精蒸發從溫度計上帶走熱量，使溫度計的示數下降，由于酒精很少，很快就會蒸發完，當酒精蒸發完，溫度計會從周圍吸熱，故示數又會上升。因此溫度計的示數應該是先下降后上升。
　　
　　物理問題中的“變”往往與物理規律相關聯；“不變”往往與標準、概念相關聯。在遇到問題時明確什么“變”和什么“不變”。
　　
　　例4：要想使幻燈機在屏幕上所成的畫面大一些，應該怎樣調節？
　　
　　簡析：幻燈機是利用凸透鏡成放大、倒立、實像的原理制成的，幻燈機鏡頭相當于一個凸透鏡，且它的焦距保持不變。根據凸透鏡成像的規律，凸透鏡成實像時，像越大則像離透鏡越遠、物離透鏡越近（越靠近焦點），即：要使像變大，則像距應變大且物距應變小。如果要使畫面大一些（結果）；應該使幻燈機到屏幕的距離變大、同時使幻燈片到鏡頭的距離變小（原因）。