蔡梓涵
摘 要:高中物理學(xué)習(xí)中,最重要的內(nèi)容之一為力學(xué),該部分內(nèi)容從知識(shí)結(jié)構(gòu)上來看體系化氛圍濃厚,但是也存在很多較為獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn),導(dǎo)致同學(xué)們的學(xué)習(xí)質(zhì)量較低。本文對(duì)高中物理力學(xué)三大解題技巧及其應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)一步總結(jié)和歸納,讓同學(xué)們學(xué)習(xí)、掌握和更自覺應(yīng)用這些技巧解答力學(xué)題目。
關(guān)鍵詞:高中物理;力學(xué);解題技巧
在同學(xué)們的物理學(xué)習(xí)過程中,會(huì)在教師的指導(dǎo)下接觸三個(gè)解題技巧,包括解析法、受力圖分析法和公式法。在筆者的學(xué)習(xí)過程中,認(rèn)為這三大解題技巧更多的是從整體上對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行指導(dǎo),在一定程度上欠缺了完善性和個(gè)性化。所以,應(yīng)以這三個(gè)技巧的內(nèi)涵為整體學(xué)習(xí)和研究框架,在此基礎(chǔ)上制定更為高效的技巧應(yīng)用方法。
一、高中物理力學(xué)命題規(guī)律和趨勢(shì)
要能夠?qū)鹘y(tǒng)意義上的三大技巧推陳出新,最基本要了解當(dāng)前高中物理的出題規(guī)律和出題趨勢(shì)。很多同學(xué)認(rèn)為這種學(xué)習(xí)方法過于功利。事實(shí)上,對(duì)出題規(guī)律和趨勢(shì)的總結(jié),能夠幫助同學(xué)們對(duì)整個(gè)思維體系進(jìn)行完善和優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建適合自身的解題技巧。本文總結(jié)的力學(xué)出題規(guī)律和趨勢(shì)如下:
力學(xué)知識(shí)為輔助知識(shí)題目。(一)這類題目在解答過程中,力學(xué)知識(shí)通常體現(xiàn)得不明顯,但是作為整個(gè)題目中的前置知識(shí),只有同學(xué)們對(duì)力學(xué)知識(shí)有深度了解的情況下才能夠正確解答題目[1]。在當(dāng)前的出題過程中,這類題目考察的主干知識(shí)通常為能量學(xué)的內(nèi)容,包括等能定理、動(dòng)量定理等。同時(shí),為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)同學(xué)們知識(shí)掌握情況的全面考察,會(huì)將不光滑的物塊放置在非光滑斜面上,這種出題方式既考察了力學(xué)知識(shí)、也考察了能量學(xué)知識(shí)的掌握情況。在當(dāng)前的物理試題中,這類題目的數(shù)量提升明顯。
力學(xué)知識(shí)為主干知識(shí)題目。(二)在當(dāng)前的高中物理考察中,力學(xué)知識(shí)為主干內(nèi)容的題目數(shù)量和出現(xiàn)頻率都一定程度上出現(xiàn)了下降,但是通過與同學(xué)們的交流可以發(fā)現(xiàn),這類題目出現(xiàn)時(shí)處理質(zhì)量更差;尤其是對(duì)于力學(xué)中的摩擦力來說,很多同學(xué)無(wú)法確定系統(tǒng)中是否存在摩擦力,或者無(wú)法確定摩擦力的方向和數(shù)值,因此對(duì)這題目產(chǎn)生了畏懼[2]。另外,通過對(duì)近些年各類物理考試題目的搜集和研究,發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前出現(xiàn)頻率提升的一類純力學(xué)考察題目,即求出物體勻速或靜置運(yùn)動(dòng)時(shí)的未知力變化范圍,這對(duì)同學(xué)們的個(gè)人能力提出了更高要求。
二、高中物理力學(xué)三大解題技巧的應(yīng)用和訓(xùn)練方法
三大解題技巧的應(yīng)用方法。(一)事實(shí)上,本文不太同意“三大解題技巧”的說法,原因在于這些技巧實(shí)際上可以歸類于同一知識(shí)體系,只是根據(jù)題目的具體要求對(duì)解題方法進(jìn)行替換。所以在筆者的日常學(xué)習(xí)和解題過程中,解題方法的選擇思路如下:
1.審題過程。審題是物理解題過程中最基礎(chǔ)也是最重要的工作,通過全面深度的審題能夠更為高效地找到題目中的關(guān)鍵信息。但需要注意的是,若希望通過審題合理選用解題方法,就要善于抓住相關(guān)關(guān)鍵詞。筆者總結(jié)的關(guān)鍵詞如下:(1)受力分析圖。事實(shí)上,在當(dāng)前的幾乎所有力學(xué)題目中,都需要應(yīng)用受力分析圖對(duì)解題過程進(jìn)行輔助,只在一些數(shù)量級(jí)較少的題目中不需要進(jìn)行該過程。所以針對(duì)這種方法,本文提出的思路為查找不需進(jìn)行受力分析的關(guān)鍵詞。常見的包括“只在重力作用下”、“初始速度v,t時(shí)間后速度為V”、“自由落體運(yùn)動(dòng)”等,從這些關(guān)鍵詞中可以看出,物體只受到一個(gè)力并且力的某一特征已知時(shí),可以不進(jìn)行受力分析,這類題目由于與能量學(xué)的聯(lián)系很強(qiáng),應(yīng)用能量學(xué)的相關(guān)公式即可確定物體的受力情況。(2)解析法。常規(guī)意義上的解析法為應(yīng)用方程、公式等方式求解題目的方法。事實(shí)上,解析法通常需要依靠前置程序才能夠完成應(yīng)用,前置程序?yàn)槭芰Ψ治鯷3]。解析法通常無(wú)特殊關(guān)鍵詞。筆者認(rèn)為解析法同學(xué)們已經(jīng)能夠正常應(yīng)用,不需要對(duì)這種方法過分關(guān)注。另外對(duì)于本文中提到的公式法,也可將其歸類到解析法的一種。
2.具體解題過程。通過上文的分析可以發(fā)現(xiàn),在高中物理力學(xué)的考察過程中,受力分析法是絕對(duì)的考察重點(diǎn),所以筆者對(duì)這種方法進(jìn)行深入研究,提高同學(xué)們對(duì)這種方法的掌握程度。具體應(yīng)用時(shí),首先需要按照題意構(gòu)建出整體的系統(tǒng)模型,其次要對(duì)已知的力進(jìn)行標(biāo)注,最后為確定未知的力。但是這套理論對(duì)同學(xué)們的指導(dǎo)效果較差。本文在此提出一個(gè)實(shí)例:在不光滑的斜面上放置一個(gè)物塊,物塊的質(zhì)量為m,其中斜面固定在水平面上,斜面傾角為α,發(fā)現(xiàn)當(dāng)物塊放置在斜面上時(shí),物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),向物塊施加沿斜面向下、大小為f的力時(shí),物塊在斜面上恰好勻速下滑。求加速度為a時(shí),需要沿斜面方向向物塊施加的力F。筆者相信,很多同學(xué)在看到這道題時(shí),能夠第一時(shí)間繪制出整個(gè)系統(tǒng)的模型,即在斜坡上繪制一個(gè)正方形物塊。由于本題中最終探究的運(yùn)動(dòng)主體為斜面上的物塊,所以受力分析的對(duì)象為這一內(nèi)容,很多同學(xué)能夠更進(jìn)一步正確表示出各類已知力,但是對(duì)最終的F不知如何表達(dá)??梢钥吹剑谧罱K的問題設(shè)置中,給出了物塊的加速度a,此時(shí)可以應(yīng)用解析法確定物塊在斜面方向上受到的合力。從這里實(shí)例可以看出,解析法的一個(gè)具體應(yīng)用思路為發(fā)現(xiàn)題目中出現(xiàn)具體數(shù)值,以及能夠應(yīng)用公式求出結(jié)果的情況。在知道合力后,需要分兩種情況進(jìn)行討論,一種為沿斜面向上的情況,另一種為沿斜面向下的情況:這兩種方式中摩擦力的方向相反,根據(jù)已知條件能夠確定摩擦力和壓力之間的關(guān)系。在受力分析中,由于摩擦力方向可以確定,所以該過程中可以求出摩擦力的具體數(shù)值,應(yīng)用合力的求取方式即可確定需要向物塊施加的力F。
三大解題技巧的訓(xùn)練方法。(二)要能夠?qū)忸}技巧進(jìn)行高效合理應(yīng)用,在日常學(xué)習(xí)中需要對(duì)這些技巧進(jìn)行訓(xùn)練。在高中物理解題中最常用的方法為受力分析法,所以本文的研究重點(diǎn)為對(duì)這種方法進(jìn)行訓(xùn)練。筆者的訓(xùn)練思路如下:
1.順序法訓(xùn)練。順序法訓(xùn)練體系的核心思想為根據(jù)題目中的已知信息對(duì)已知條件進(jìn)行表述,在這種訓(xùn)練方法的應(yīng)用中,需要按照一定的順序完成分析工作。本文提出的順序?yàn)椋紫却_定題目中包含的已知力,需要按照力的三要素對(duì)受到的力進(jìn)行分析,當(dāng)能夠確定力的大小、方向和作用對(duì)象時(shí),將該力繪制到受力分析的對(duì)象上。其次為確定未知力,這些力通常無(wú)法確定具體數(shù)值,或者力的方向需要經(jīng)過具體分析:對(duì)于已知方向不知數(shù)值的情況,可以按照力的方向?qū)κ艿降牧M(jìn)行繪制;對(duì)于知曉數(shù)值而不知方向的情況,通常需要結(jié)合下面的逆序法進(jìn)行分析。
2.逆序法訓(xùn)練。逆序法的指導(dǎo)思想為從題目提出問題的角度出發(fā)完成受力分析工作。在物理題目的問題中,會(huì)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行限定,確定被分析物體受到的合力。再應(yīng)用順序分析法在建成的模型中對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析,在建成的模型中對(duì)已知力進(jìn)行表述,可以在該過程中求出這些已知力的合力。最后對(duì)未知力進(jìn)行繪制,由于已經(jīng)明確了受到的合力與已知力的合力,所以可以通過對(duì)這兩個(gè)條件的應(yīng)用確定未知力的各個(gè)參數(shù),最終求出系統(tǒng)中存在的未知力。
在高中物理力學(xué)的考察過程中,無(wú)論哪種考察方式都需要應(yīng)用力的受力分析方法。當(dāng)應(yīng)用這種方法時(shí),需要按照已知力-未知力的順序?qū)ξ矬w的受力情況進(jìn)行分析,提高受力分析的準(zhǔn)確性。在日常訓(xùn)練中,需要按照順序分析和逆序分析的方式提高分析效率,做到正確迅速求解。
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[3]李一璠.談高中物理力學(xué)三大解題技巧構(gòu)建[J].科學(xué)大眾(科學(xué)教育),2016(03):24.