劉聯(lián)強(qiáng)

【摘要】本文從當(dāng)下人教版高中教材當(dāng)中力學(xué)部分知識(shí)的重難點(diǎn)出發(fā)，從分析物體受力狀況、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功與動(dòng)率這三方面入手進(jìn)行相關(guān)例題的分析，筆者希望謹(jǐn)以此文，給高中物理教育從業(yè)者提供一些有價(jià)值的幫助。

【關(guān)鍵詞】高中物理 力學(xué) 重難點(diǎn)

進(jìn)行高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)的目的是研究力和物體運(yùn)動(dòng)之間所產(chǎn)生的關(guān)系，當(dāng)下，人教版高中物理教材將牛頓經(jīng)典力學(xué)作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。接下來(lái)，筆者針對(duì)高中物理力學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)開(kāi)展逐一分析。

一、分析物體的受力狀況

在高中物理力學(xué)章節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，往往需要針對(duì)物體開(kāi)展受力分析，在分析過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常需要將某一個(gè)物體從該系統(tǒng)中隔離出來(lái)，單獨(dú)分析該物體的受力狀況，并觀察該物體周邊被施加了何種力的作用。學(xué)生需要將全部力的意義畫在圖片之中，便于在解題的過(guò)程當(dāng)中進(jìn)行分析。此種方法名為隔離法，是在物理力學(xué)問(wèn)題中分析物體受力狀況時(shí)所常用的一種辦法。需要注意的是，在使用隔離法回答相關(guān)的物理力學(xué)的問(wèn)題時(shí)，不能增添、刪減實(shí)際存在的力，否則會(huì)給運(yùn)算帶來(lái)誤差。一般來(lái)說(shuō)，使用隔離法解決物理力學(xué)問(wèn)題時(shí)，需要考慮到力應(yīng)從以下角度進(jìn)行分析：首先是重力，接下來(lái)觀察與物理相連的裝置有無(wú)彈性，即判定彈力是否存在，最后再看物體是否與粗糙面接觸，并且觀察是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，判定是否有摩擦力的存在。

例如，如圖1所示，在某水平面上放置一個(gè)重力為200N的木質(zhì)箱子，并且讓箱口朝下。在木質(zhì)箱子當(dāng)中，裝置有一個(gè)固定在水平面上的輕質(zhì)彈簧，它的勁度系數(shù)k=2000牛/米。輕質(zhì)彈簧把重量為15N的木塊頂?shù)侥举|(zhì)箱子內(nèi)壁之中，即木塊與木箱之間相互接觸，在這個(gè)系統(tǒng)之中，彈簧長(zhǎng)度被壓縮了0.02米，試分析木塊A受到了哪些方面的力？這些力的大小與方向分別是怎樣的？

分析：在解答這一個(gè)問(wèn)題過(guò)程中，可以把木塊A進(jìn)行隔離研究，從觀察中不難發(fā)現(xiàn)A受到的力有：重力G=15N；輕質(zhì)彈簧對(duì)它有豎直向上的彈力F=kx=40N；在箱子頂部?jī)?nèi)壁對(duì)木塊施加了豎直向下的彈力N=F-G=25N；木塊沒(méi)有水平運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此木塊A不會(huì)受到摩擦力的作用，因此木塊A的受力狀況如圖2所示。

在這個(gè)問(wèn)題之中，需要注意的是如果木塊A的重量為40N，如果題中的其他條件沒(méi)有發(fā)生變化，則需要注意箱子頂部?jī)?nèi)壁不會(huì)對(duì)木塊產(chǎn)生彈力作用，即木塊會(huì)與箱子內(nèi)壁接觸但不會(huì)進(jìn)行擠壓。

二、牛頓經(jīng)典力學(xué)定律

牛頓的力學(xué)定律是人教版高中物理教材當(dāng)中所有力學(xué)開(kāi)展的基礎(chǔ)，所以物理教師在開(kāi)展相關(guān)教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)對(duì)該章節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)出應(yīng)有的重視。

使用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)公式進(jìn)行力學(xué)問(wèn)題回答時(shí)，必須要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行判定，之后再針對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力狀況與運(yùn)動(dòng)狀況的分析，才可以使用牛頓第二定律與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式開(kāi)展問(wèn)題的解答。

例如，有一質(zhì)量為2KG的物體被靜止擺放在水平桌面當(dāng)中，此時(shí)使用兩個(gè)和水平桌面相互垂直且平行的力F1與F2作用于該物體之上，已知有F1為3N，F(xiàn)2為4N，物體同水平桌面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.2，G取10米/秒2，則在經(jīng)過(guò)該過(guò)程一秒以后，木塊在桌面上的運(yùn)動(dòng)速度與動(dòng)量的大小分別是多少？

解析：將物體作為研究目標(biāo)，該物體一共受到有5個(gè)力的作用，它們分別是重力G=mg=20N；水平桌面的支持力N=G=20N；垂直且平行的拉力F1與F2，F(xiàn)1為3N，F(xiàn)2為4N；最后就是摩擦力f=μN(yùn)=4N，分析該物體所受外力的大小，在豎直方向當(dāng)中，重力與支持力之間大小相等，方向相反，因此在水平方向上沒(méi)有加速度，則F1與F2之間的合力為F3，于是有F3=5N。分析可得該物體受到的和外力就是木塊在水平方向上的合力，即F合=1N。因此，木塊的加速度大小由F=ma即可求得a=0.5m/s2，在經(jīng)過(guò)第一秒時(shí)，木塊的速度由v=at即可求得為0.5米每秒；動(dòng)量由公式P=mv即可求得P為1千克米每秒。

三、功與功率

在進(jìn)行物體做功計(jì)算的過(guò)程當(dāng)中，常用的公式為W=Fscosa，其中a代表了力F和產(chǎn)生位移方向的夾角。教師在進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中需要注意，功是標(biāo)量，即功只有大小沒(méi)有方向，所謂的功的正負(fù)只是代表了功的輸入或者輸出而已。若作用力的方向與位移的方向相同的狀況下，功率的計(jì)算公式為P=Fv。

例如，如圖3所示，有一質(zhì)量是m的木塊以初速度v0由A點(diǎn)滑到一傾斜角度為ξ的固定斜塊，木塊再到達(dá)B點(diǎn)之后的速度降低為0，之后按照斜面原路返回，已知由A點(diǎn)到B點(diǎn)的長(zhǎng)度為S，斜面對(duì)木塊產(chǎn)生的支持力為N，木塊所受到該斜面的摩擦力為f，求物體由A出發(fā)再返回到A的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，重力、斜面對(duì)木塊的支持力、摩擦力分別都為木塊做了多少的功？

分析：重力做功不看過(guò)程只看最后位移，所以重力做功為0；又有支持力和同位移方向相互垂直，因此支持壓力也沒(méi)有對(duì)木塊做功；摩擦力做功為可以分為兩個(gè)步驟，即從A到B的過(guò)程當(dāng)中，摩擦力對(duì)木塊的做功為w=fscos180=-fs；由B到A的過(guò)程當(dāng)中，摩擦力做功為w=fscos180=-fs，因此摩擦力所做的總功為-2fs。

結(jié)束語(yǔ)：

筆者總結(jié)了在高中力學(xué)教學(xué)中常見(jiàn)的三個(gè)重難點(diǎn)知識(shí)，并闡述了相關(guān)的解題思路。不難發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)題看似較為復(fù)雜，但是在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析之后，其實(shí)都能夠很簡(jiǎn)單地回答。因此，教師在開(kāi)展力學(xué)教學(xué)的過(guò)程中，需要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一類問(wèn)題進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，不斷提高學(xué)生的解題水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]李環(huán)生.高中力學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析[J].物理教師，2012，Z1：3-7.