趙燁程
【摘 要】力學是高中物理最為重要的一個部分,同時也是實踐應用最為普遍的一個知識點,所以在解題中了解力學的解題思路十分必要。而為了鍛煉學生的整體性思維,在解題時運用整體法也是一種十分有效的方法。文章中主要圍繞力學解題思路以及整體法在其中的運用,進行了分析,對于物理綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要的意義。
【關鍵詞】高中物理;力學解題;解題思路;整體法
高中階段的物理學習和我們的日常生活聯(lián)系非常緊密,在學校中學習物理知識,能夠?qū)ι钪写嬖诘乃形锢憩F(xiàn)象進行解釋,并且了解其原因。力學在高中物理學習中是一個重要的知識點,不管是日常學習還是考試,力學都占據(jù)了非常大的比例。對力學問題進行解決的過程中,需要與問題的已知條件以及隱藏條件進行結合,進而分析題目中受力物體的受力,確定物體受力狀態(tài),進而獲得最終答案。然而在力學習題的求解中,可能會受到其他一些因素的影響,所以需要運用整體法,以此提升解題效率。
1.整體法概述
在物理習題求解當中,整體法體現(xiàn)了一種特殊性,和普通的受力分析不同,整體法并非是對每個力作用進行分析,而是在相關條件下將題目中聯(lián)系比較緊密物體當作一個整體,進而分析該整體的受力情況。通過整體法的運用,能夠?qū)ξ锢碇g復雜受力進行規(guī)避,快速了解問題重點,降低問題難度,從而提高解題效率。
物理學科中力學所占據(jù)的篇幅相對而言比較大,同時也是考試中的重點。在力學解題過程中應用整體法,能夠?qū)⑽矬w受力過程簡單化,利用整體帶入的方式,將一些繁瑣的受力分析過程省略,將學生的思考過程也進行了簡化,脫離固定的思維模式,完成解題。通過實踐發(fā)現(xiàn),整體法的運用主要體現(xiàn)了以下幾種優(yōu)勢:①降低習題求解難度,實現(xiàn)解題效率的提升。②在原來的基礎上將物理解題思路進行拓展,培養(yǎng)綜合性解題思維。③從多個角度分析受力,更加深層次的理解物理力學內(nèi)容。
2.高中物理力學解題思路與整體法的運用
2.1基礎階段——了解力學概念
在物理學科中,概念是其中最為最基礎的一個知識點,同時也是我們務必要掌握的要點。一方面,可以加強對物理概念的了解,劃分各個概念的界限,例如加速度和速度的概念,另一方面,也要對題目中的各個物理量之間的關聯(lián)進行關注。以此發(fā)散學生思維,并實現(xiàn)對創(chuàng)造性的培養(yǎng),在今后的解題中能夠舉一反三。
例1:如下圖1所示,人與車的質(zhì)量分別是m、M,人用水平力F拉繩子,圖中兩端繩子均處于水平方向,不計滑輪質(zhì)量和摩擦力,如果人與車保持相對靜止,且水平地面是光滑的,求車的加速度。
解析:要求車的加速度,需要將車進行隔離,由題目可知,人與車保持相對靜止,也就是人和車的加速度相同,所以可以將人和車視為一個整體,對于整體便可以使用牛頓第二定律進行求解。在這一過程中便要對牛頓第二定律的概念進行了解,以此才能更加快捷的完成解題。將人與車整體當作研究對象,整體分別受到重力、水平面支持力以及兩條繩拉力,在豎直方向重力和支持力平衡,這時水平方向繩拉力是2F,因此得到2F=(M+m)a,求解得解得:a=。
2.2審題階段——深入分析題意
在物理習題中,題目中所給的已知條件內(nèi)已經(jīng)包含一個甚至幾個互相關聯(lián)的物體,有些題目甚至也會提供所有物理過程,但是也有一些題目中只有一部分物理過程,所以,我們在解題時只有深入分析題意,認真審題,才能找到解題的有效方法。在審題的過程中,要先分析題目中物理系統(tǒng)的受力,統(tǒng)一單位之后進行運算,從而對結果的合理性進行判斷,隨后使用抽象思維想象習題中的研究對象,進行物理圖景的轉變,以此學生便能夠更為直接的其運動規(guī)律進行分析,進而確定解題思路。此外,在審題時,我們也要將通過題目了解的物理條件通過示意圖的方式進行表示,按照題目所給條件在示意圖中對受力情況進行標注,從而更加直接的了解習題中物體的受力情況。
例2:如下圖2所示,使用輕質(zhì)細線將兩個質(zhì)量未知小球進行懸掛,如果向小球a不斷施加向左偏下30°的恒力,并且向小球b不斷施加向右偏上30°的恒力,且力度大小相同,使其可以達到平衡,由此以下哪幅圖能夠表示平衡狀態(tài)?
解析:要確定表示平衡狀態(tài)的圖,最為主要的是要求解兩條輕質(zhì)細繩對小球a和b的拉力方向,只有如此才能確定結果。將小球a、b和連線作為研究對象,且該研究對象受五個力作用,也就是兩個重力(ma+mb)g,作用在兩個小球上的恒力Fa、Fb和上端細線對系統(tǒng)的拉力T1。由于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),所以受合力為零,再因為Fa、Fb的大小相等,且方向相反,由此可以抵消,但是(ma+mb)g的方向豎直向下,因此懸線對系統(tǒng)拉力T1的方向為豎直向上。再將b球作為研究對象,b球在重力mbg、恒力Fb和連線拉力T2三個力的作用下處于平衡狀態(tài),由題知恒力向右偏上30°,且重力豎直向下,平衡時連線拉力T2的方向是和恒力Fb、重力mbg合力方向相反,故而選A。
2.3解題階段——分解知識點
高中階段的物理力學所有知識點中,學生需要重點了解并且熟練運用的主要有以下幾個:即牛頓運動三定律、萬有引力定律、能量守恒定律等,因為力學相關習題考察的點也與這幾個點有關,所以物理解題的過程也是學生培養(yǎng)邏輯思維能力和抽象思維能力的過程。運用整體法求解物理習題,最重要的便是對題目中的已知條件進行分解,通過力學相關知識點將題目中包含的所有難點進行分解,進行分階段解讀,如此一來便會降低解題難度。
例3:如下圖3所示,一塊質(zhì)量M為10kg的木塊ABC 靜置于表面比較粗糙的水平地面上,滑動摩擦因數(shù)μ=0.02,在木塊傾角θ為30°的斜面上方,放置了一個質(zhì)量m=1.0kg的物塊,該木塊由靜止逐漸沿斜面下滑,當滑行路程s=1.4m時,木塊的速度v=1.4m/s,在這一過程中木塊保持靜止,求解地面對木塊的摩擦力大小與方向。(重力加速度取g=10/s)
解析:物塊m由靜止開始沿木塊的斜面下滑,其中分別受重力、彈力、摩擦力的影響,在這三個恒力作用下木塊做勻加速直線運動,這時通過運動學公式可知下滑加速度。物塊m處于不平衡狀態(tài)下,也就證明木塊M一定存在地面的摩擦力,要求解其大小與方向,可以按照力平衡條件獲得答案。此外,在求解這一題時,也可以將物塊m和木塊M當作一個整體,按照系統(tǒng)牛頓第二定律進行求解。
2.4總結階段:充分掌握力學知識
作為學生,為了學好物理學科中的力學知識,需要做到以下幾點:①掌握力學單元的基礎知識,要做好所有知識點并重,面對考試,也不要報以僥幸心理,要扎實的掌握所有知識,如此才能真正提高解題效率。②學生要對考試中容易出現(xiàn)的重要知識點進行掌握,比如萬有引力定律、牛頓定律等,只有全面掌握這些知識點,才能在解題時快速找到解題思路。③因為物理力學和數(shù)學中的一些知識有很大的關聯(lián)性,所以學生需要在學習物理的基礎上學好數(shù)學,以此才能培養(yǎng)數(shù)學、物理學科的綜合素質(zhì),進而提升自身解題水平。
結束語
綜上所述,高中階段的物理力學在所有知識中占據(jù)了非常重要的地位,在習題求解時運用整體法,能夠降低解題難度,快速分析物體受力,從而提高物理解題水平,培養(yǎng)物理綜合素質(zhì)。
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