何心瑤 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

力學(xué)問題的解題方法

何心瑤 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

力學(xué)問題解題方法較多，但所有的力學(xué)問題都會(huì)遵循同一種解題思路，即明確研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析。本文圍繞高中力學(xué)問題解題思路展開，通過列舉例題的形式詳細(xì)闡述力學(xué)問題的解題方法，以提高自己的力學(xué)問題解題能力。

高中物理 力學(xué)問題 解題方法

物理力學(xué)本就是高中物理知識(shí)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，此部分知識(shí)包含的內(nèi)容眾多，其關(guān)鍵點(diǎn)主要表現(xiàn)在物體受力情況、牛頓運(yùn)動(dòng)定律以及功與功率等方面。為了更好的了解物體的運(yùn)動(dòng)狀況，需要結(jié)合高中物理力學(xué)問題相關(guān)知識(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的物體的受力情況進(jìn)行分析，并探索力學(xué)問題的具體解題方法。

1 力學(xué)問題解題思路

在解決力學(xué)問題時(shí)，首先需要明確力學(xué)問題的解題思路，通常情況下，解決力學(xué)問題需要分五步走。一是明確研究的對(duì)象，究竟是整體中的某一個(gè)物體還是整體。二是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行全面分析，弄清楚其運(yùn)動(dòng)情況，并對(duì)其進(jìn)行受力分析。在草稿紙上畫出物體的受力分析圖，標(biāo)明物體在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和加速度方向。三是立足實(shí)際問題情況，合理選擇解題方法。一般而言，對(duì)于只存在運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題，簡(jiǎn)單套用公式就可以了。對(duì)于靜力學(xué)問題，則需要對(duì)其進(jìn)行平衡力分解，常用的分解方法是正交分解法。對(duì)于動(dòng)力學(xué)問題，需要分析研究對(duì)象是受到共線力的作用還是不共線力的作用，而不共線力又分為兩個(gè)力和三個(gè)力。若研究對(duì)象只受到不共線的兩個(gè)力的作用，并且研究對(duì)象呈現(xiàn)出加速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則可以用平行四邊形法則進(jìn)行題目的解答。若是三個(gè)力，則要使用正交分解法進(jìn)行題目的解答。四是分析研究對(duì)象在整個(gè)受力過程中是否存在階段性變化，如果存在，則要對(duì)其進(jìn)行分段受力分析求解。五是對(duì)題目的解答結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否符合物理事實(shí)。在解答力學(xué)問題時(shí)，必須要立足解題思路，合理選擇解題方法，以便對(duì)力學(xué)題目進(jìn)行準(zhǔn)確解答。

2 力學(xué)問題解題方法

2.1 合理利用定義判斷靜摩擦力的方向

摩擦力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向密切相關(guān)，一般而言，靜摩擦力的方向與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，而與物體自身的運(yùn)動(dòng)方向沒有任何聯(lián)系。動(dòng)摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向也是相反的。相比較而言，靜摩擦力的方向判定比動(dòng)摩擦力的方向判定要難得多。要想正確判斷靜摩擦力的方向就必須要先弄清楚物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向，在判斷過程中需要采用化動(dòng)為靜的思路。其具體判斷過程將通過例題1進(jìn)行介紹。

例題1 在一斜面上有一物塊M，其受到斜面方向上的力F的影響，而處于靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于物塊來說，斜面會(huì)對(duì)其產(chǎn)生靜摩擦力，判斷以下選項(xiàng)的正誤。

（A）方向一定沿斜面向上

（B）方向可能沿斜面向下

（C）大小可能等于0

（D）大小可能等于F

解析：根據(jù)所學(xué)知識(shí)可得，當(dāng)F＜ mgsin? 時(shí)，在斜面上，物塊會(huì)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，并且是向下運(yùn)動(dòng)的，而其受到的摩擦力是沿著斜面向上的，所以B選項(xiàng)正確。當(dāng)F= mgsin? 時(shí)，物塊與斜面之間是不會(huì)產(chǎn)生靜摩擦力的，所以其摩擦力的大小應(yīng)當(dāng)是0，所以C選項(xiàng)正確。而當(dāng)F> mgsin? 時(shí)，物塊會(huì)沿著斜面存在著向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，其摩擦力必然向下。當(dāng)F=1/2 mgsin? 時(shí)，此時(shí)物塊的摩擦力與F的作用力大小相等，所以D選項(xiàng)正確。經(jīng)過分析之后可以發(fā)現(xiàn)，此題中只有A選項(xiàng)不正確。

2.2 利用整體法對(duì)物體進(jìn)行受力分析

整體法主要是指在對(duì)處于某種特定狀態(tài)下的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，為了保證物體承受的所有的力都能夠被分析到，避免出現(xiàn)遺漏，需要在受力分析過程中注重系統(tǒng)的研究，從整體上對(duì)物體所受的力進(jìn)行分析。而不必將其細(xì)化，不用分析系統(tǒng)內(nèi)部各物體部分和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所受的力。整體法的具體應(yīng)用過程如例題2所示。

例題2：在一粗糙的地面上，放置一個(gè)三角形木塊，假設(shè)其為a，然后將質(zhì)量分別為 m1 、m2的兩個(gè)正方形木塊 b、c放在兩個(gè)粗糙鞋面上，具體放置情況如圖1所示。假設(shè)m1 大于m2，當(dāng)所有的木塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，粗糙地面對(duì)三個(gè)木塊（）

圖1

（A）有摩擦力作用并且其方向呈水平狀態(tài)向右

（B）有摩擦力作用并且其方向呈水平狀態(tài)向左

（C）有摩擦力作用，但是其方向并不能夠確定

（D）沒有摩擦力作用

解析：在解決此道題目時(shí)，便需要用到整體分析法，即將題設(shè)中的所有木塊都看做是一個(gè)整體。依據(jù)題設(shè)條件可知，相對(duì)于地面而言，由三個(gè)木塊所構(gòu)成的整體是處于靜止?fàn)顟B(tài)的，而處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體，一般是不會(huì)受到摩擦力作用的影響的。對(duì)于此題而言，粗糙地面對(duì)三角形木塊是沒有任何摩擦力的，因此，就不用考慮摩擦力的方向了。所以，此道題目的正確答案是D。從反面來看，如果在解決此道題目時(shí)，不采用整體法，而是將具體的三角形木塊作為受力分析對(duì)象，仔細(xì)分析每一個(gè)三角形木塊所受到的彈力、摩擦力以及重力和場(chǎng)力等因子，就會(huì)將簡(jiǎn)單問題復(fù)雜化，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且很容易出錯(cuò)。

3 結(jié)束語

力學(xué)問題解題方法較多，在受力分析階段更多的是使用平行四邊形法則和正交法。但在具體題目的解答過程中，更多的是需要利用各種概念、含義對(duì)力進(jìn)行判斷，對(duì)力的方向進(jìn)行求解，尤其是在分析物體的摩擦力的時(shí)候，需要用到整體法和隔離法。

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