宋以棟

摘要：牛頓運動定律是物理學的基礎(chǔ)規(guī)律，是貫穿高中物理的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是動力學基礎(chǔ)和解決動力學難題的關(guān)鍵所在。作為高中生，我們只有正確理解力與運動的關(guān)系，理解牛頓運動的基本規(guī)律和基本思路，掌握動力的思維方法，才能夠熟練運用牛頓運動定律來分析和計算問題，解決各種動力學難題。因此，本文首先分析了運動牛頓運動定律解決動力學難題的三個基本步驟，隨后從假設(shè)法、極限法和程序法三種方法出發(fā)，總結(jié)和歸納運用牛頓運動定律解決動力學難題的基本方法，以期為高中生提供有益的經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：高中物理；牛頓運動定律；動力學；難題

物理是高中階段的一門重要科目，而牛頓運動定律這一章節(jié)在整個高中物理中占有重要的地位，它是我們學習經(jīng)典力學的基礎(chǔ)，是進一步學習熱學、電學等高中物理中其他基礎(chǔ)模塊和重要內(nèi)容的條件，也是解決動力學難題的關(guān)鍵所在。但是當前我們在解決動力學基本問題時往往陷入了盲目做題的誤區(qū)之中，卻忽略了對牛頓運動定律的運用，從而導致解題效率與準確率的低下。因此，我們只有真正把握牛頓運動定律，熟練掌握運用牛頓定律解決動力學難題的步驟和方法才能提高解題的效率和正確率。下面，我結(jié)合自身的學習實踐經(jīng)驗，對如何運用牛頓運動定律解決動力學難題展開一番詳細的分析與討論。

一、運用牛頓運動定律解決動力學難題的步驟

1、明確問題要求，選取研究對象

面對動力學問題，我們首先要做的是必須要根據(jù)問題的具體要求來明確研究對象。對單一的物體問題，我們可以很容易的明確研究的對象。但如果是幾個物體組成的系統(tǒng)，我們就需要把幾個物體分別隔離出來，對每個需要研究的對象加以討論。一方面，我們可以采用整體法的方式，將相關(guān)聯(lián)的物體視為一個整體，分析整體的受力和運動。另一方面，我們也可以采用隔離法，即分別以單一的物體為研究對象，將暫時確定的研究物體與其他物體隔離起來進行單一的分析，從而求出各個物體的相互作用力。值得注意的是，我們選取的研究對象應該是受力或者運動情況清楚并便于解題的物體。

例如，我以“在一個斜面上，放置一個劈形物體M，劈形物體上表面光滑，再水平面上放置一個光滑小球m，劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前，小球做什么運動？”這道題為例，這道題很顯然具有一定的迷惑性，所以，我們在做此類題型時，一定要明確問題的要求，選取正確的研究對象。在本題中，我們可以選取小球為研究對象，在劈形物體下落時，因為劈形物體表面光滑，且小球光滑，小球與劈形物體建不受摩擦力，所以小球在水平方向沒有受到外力的作用，同時，小球本身的水平方向的加速度為零，且不具有初速度，因此小球的將沿著豎直向下的直線運動。這樣一來，在在高中物理解題中，我通過明確題干問題要求，選取正確的研究對象，掌握牛頓第二定律的獨立性，有效提高了自身的解題效率。

2、分析受力情況，作出受力圖象

在確定了基本的研究對象后，我們則需要分析被隔離物體的受力情況并作出受力示意圖。具體來說，首先我們要考慮研究對象所受的重力情況，然后考察研究對象與哪些物體有接觸，隨后根據(jù)接觸的具體情況來依次分析彈力、摩擦力等作用力。其次我們要讀研究對象進行運動分析，判斷它的加速度情況，從而確定加速的實際方向。這樣通過正確地分析研究對象的受力情況和運動情況來能夠直觀地做出物體的受力圖，使動力學問題的解決更加有理有據(jù)。

例如，以“一彈簧秤的質(zhì)量為1.5kg，盤內(nèi)放一質(zhì)量為10.5kg的物體M，彈簧的勁度系數(shù)為k=800N/m（圖省略），現(xiàn)給M施加一個豎直方向的力F，使M從靜止做勻加速直線運動...求F的最大值和最小值是多少？”這道題為例，首先，我對這道題進行了多次審題，根據(jù)題干信息，對物體所受的力進行緊密分析，從題干信息中我得知，因為在t=0.2秒內(nèi)F是變力的，在t=0.2秒以后，F(xiàn)是恒力的，所以在0.2秒的時候，M離開秤盤，而在這個時候，M受到秤盤的支持力為零，此時的彈簧不能處于原長。根據(jù)受力過程，我用圖像畫出了整個受力過程，將秤盤和物體M整體，然后應用牛頓第二定律對問題進行求解，列出公式： 。這樣一來，在高中物理解題中，我先分析題干中的受力情況，然后根據(jù)信息畫出受力分析圖，以此能夠直觀的解決本題。

3、建立坐標系，列出方程求解

解決動力學問題的最后也是最重要的步驟，就是需要我們根據(jù)受力的基本情況和運動的軌跡來建立坐標系，最后才能夠列出方程進行求解。具體來說，我們需要用正交分解把力和加速度將各個矢量分解到各個坐標軸上，從而將復雜的矢量轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)運算，再根據(jù)牛頓第二定律列出分量方程，有幾個未知數(shù)就要列出幾個方程，如果方程的個數(shù)少于未知數(shù)的數(shù)目，就需要根據(jù)運動學和幾何學的基本知識來補充方程，最后根據(jù)方程求出結(jié)果。

例如，以“細線的一端固定在傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端，細線的另一端栓一質(zhì)量為m的小球（圖省略），當滑塊以多少加速度向左運動時，小球?qū)瑝K的壓力等于零，當滑塊以a=2g的加速度向左運動時，線的拉力T為多少？”，這道題為例，當我看到這道題后，首先想到的便是對物體的運動建立坐標系，當滑塊具有向左的加速度a時，小球受重力mg、繩子的拉力T和斜面的支持力N作用，所以，根據(jù)坐標系，在水平方向和豎直方向分別列出公式，然后再根據(jù)牛頓第二定律進行求解，得出最終答案。

二、運用牛頓運動定律解決動力學難題的方法

1、利用假設(shè)法分析動力學問題

假設(shè)法是我們解決物理問題的一種重要方法，所以說我們在解決動力學難題時，可以充分利用假設(shè)法進行分析。具體來說，我們首先需要根據(jù)題意來從某一個假設(shè)入手，然后運用物理規(guī)律進行分析，最后求出結(jié)果，在進行適當?shù)挠懻?，從而運用到原有的牛頓運動定律問題當中，最終找出正確的答案，從而使解題效率大大提高，還能夠有效拓寬我們的解題思路，提高解題的準確性。

2、運用極限法剖析動力學問題

極限法是把某個物理量推向極端，從而根據(jù)這個極端來進行科學的推理分析，最終得出判斷或者結(jié)論的一種方法。而物體的運動變化過程總會達到某個特定的狀態(tài)，相關(guān)的物理量會發(fā)生突變，也就是說達到了臨界轉(zhuǎn)態(tài)，這個發(fā)生突變的物理量叫做臨界值，運用極限法和臨界值來解決動力學問題能夠使問題化難為易、化繁為簡，使我們對各種受力情況、運動情況等判斷的更加準確。因此，我們在解決動力學問題的過程中，要利用極限法來抓住臨界值條件，從而準確地分析物理過程，快速求出問題的答案。

3、采用程序法解決動力學問題

程序法是根據(jù)題目給出的物體運動過程進行分析的一種基本方法，是能夠幫助我們理清解題思路、找到解題突破口的重要武器。因此，我們在解決動力學問題的過程中，要從審題和讀題開始就要注意問題當中所蘊含的各種已知條件、未知條件和隱藏條件，注意題中能夠劃分為多少個不同的過程或者不同的狀態(tài)，并對這些條件和各個過程進行分析，最后對分析結(jié)果進行總結(jié)和歸納，得到最終動力學問題的正確答案。

三、結(jié)語

總而言之，牛頓運動定律是物理學的基本規(guī)律，也是解決動力學難題的“利器”。所以說，作為高中生，我們要學好牛頓運動定律，熟記基本公式以及公式適用的前提和范圍，并掌握運用牛頓定律解決動力學難題的基本步驟，從而能夠充分運用極限法、假設(shè)法和程序法等科學方法來分析、剖析和解決動力學問題，明晰解題思路，找到解題的突破口，最終實現(xiàn)解題效率和準確率的有效提升。

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