王 驥

（南京市第九中學(xué) 江蘇南京 210000）

引言

高中物理是高中課程的關(guān)鍵部分，力學(xué)知識(shí)是高中物理課程的難點(diǎn)部分，高中生要想取得理想的學(xué)習(xí)效果，離不開對(duì)解題方法的應(yīng)用和解題能力的培養(yǎng)。因此探討高中物理力學(xué)問題常見的解題方法及其應(yīng)用，對(duì)高中生學(xué)好物理具有十分重要的意義和實(shí)際價(jià)值。

一、高中物理常見解題方法和應(yīng)用

筆者結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見的高中物理力學(xué)集體方法進(jìn)行了總結(jié)，下文將結(jié)合例題進(jìn)行具體闡述。[1]

1.整體法和隔離法

在解題時(shí)我們常會(huì)遇到幾個(gè)物體一起處于平衡或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且相互之間還會(huì)存在內(nèi)力，如果單個(gè)分析將會(huì)顯得十分的麻煩。這個(gè)時(shí)候就需要我們運(yùn)用整體法，將這些物體看成一個(gè)整體，只研究這個(gè)“整體”所受的外力，忽略整體內(nèi)部的“內(nèi)力”。有時(shí)我們也會(huì)遇到題目中給了很多物體，但是問題只問了其中一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或者受力狀況，這時(shí)候我們就需要使用隔離法，單獨(dú)地把這個(gè)物體拿出來進(jìn)行研究，通過題目中的一直條件分析單個(gè)物理的受力情況。整體法和隔離法在理論上是相對(duì)的，但是兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。在解決問題時(shí)，這兩種方法不能對(duì)立，可以靈活運(yùn)用。需要注意的是，整體方法和隔離法靈活交替的運(yùn)用，不僅可以使分析和回答問題的思路和步驟更為簡(jiǎn)單，而且對(duì)于培養(yǎng)宏觀和微觀的洞察力也十分重要。[2]

例1.如圖所示，斜面得傾斜角θ=37°，質(zhì)量m=1 kg的物塊放在斜面上，斜面的質(zhì)量M=2kg，已知斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2且地面光滑?，F(xiàn)對(duì)斜面體施加一水平推力F，求如果要使物快m相對(duì)斜面靜止，F(xiàn)應(yīng)為多大？[3]

解題：首先利用整體法分析斜面和物塊的整體，M和m具有相同的加速度；然后使用隔離法對(duì)m分析，當(dāng)m有斜向上的最大靜摩擦力時(shí)，F(xiàn)有最小值，當(dāng)m有斜向下的最大靜摩擦力時(shí)，F(xiàn)有最大值，從而得出F的范圍。

分析斜面和物塊的整體，根據(jù)牛頓第二定律有：F=(M+m)a，分析物塊，如果摩擦力斜向上，水平方向上有FNsinθ-Ffcosθ=ma，豎直方向上有：FNcosθ+Ffsinθ=ma，當(dāng)摩擦力達(dá)到做大靜摩擦力時(shí)有：Ff=μFN，聯(lián)立方程，解得：

分析物塊，如果摩擦力斜向下，水平方向有FNsinθ+Ffcosθ=ma ，豎直方向上有FN cosθ-Ffsin θ=mg，當(dāng)摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，F(xiàn)f=μFN，聯(lián)立方程解得：

因此14.3N≤F≤33.5N。

2.等效法

在題目中我們常會(huì)遇到多個(gè)力共同作用在同一個(gè)物體或物體系統(tǒng)，但是如果對(duì)作用力進(jìn)行逐個(gè)分析便會(huì)使解題過程變得十分復(fù)雜。如果出現(xiàn)這種情況，我們需要使用矢量合成規(guī)則合成其中的幾個(gè)力，將物體受到的多個(gè)恒力轉(zhuǎn)化為一個(gè)力，將更復(fù)雜的模型轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的物理模型，減少分析的工作量，降低解決問題的難度，更有利于正確回答問題。

例2.光滑斜面得長(zhǎng)度為a，寬度為b，傾斜角為θ，一個(gè)物塊沿斜面的左上方頂點(diǎn)P水平射入，然后從右下方的頂點(diǎn)Q離開此斜面，則物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)加速度為___；入射的初速度為___。

解題：利用等效法，可將小球的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的運(yùn)動(dòng)和沿斜面向下方向的魚洞，小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而在沿斜面向下方向則做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)牛頓第二定律求得加速度，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)公式求出入射時(shí)的初速度.

在沿斜面向下方向上，根據(jù)牛頓第二定律得：

3.圖像法

物理圖像可以直觀地表達(dá)物理規(guī)律和描述物理過程并可以清晰地表示各個(gè)物理量之間的關(guān)系。因此，圖像法也是一種常用的解題方法。有時(shí)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像可以包含大量的信息。應(yīng)用圖像法，我們不僅可以直接讀取需要的物理量，還可以用來驗(yàn)證一定的物理規(guī)律，確定一定的物理量，分析或解決一些復(fù)雜的物理過程。

例3.質(zhì)量為m的物體被放置在水平面上，物體在受到向右的水平拉力F作用下運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度的水平向右為正方向，如圖（a）所示，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體的加速度a和拉力F間的關(guān)系如圖（b）所示，則物體的質(zhì)量m=_____；物體和水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____。

解答：物體在水平方向上受到拉力F和摩擦力f的作用，則根據(jù)牛頓第二定律可知：故可知斜率為質(zhì)量的倒數(shù)，進(jìn)一步可知縱軸上的截距大小為gμ。根據(jù)圖象可讀得：縱軸上的截距大小是斜率為15，物體質(zhì)量m=5kg.

二、高中物理力學(xué)解題思路歸納

力學(xué)主要研究作用力與物體運(yùn)動(dòng)變化的關(guān)系，解決力學(xué)問題一般步驟是：首先確定研究對(duì)象，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析；運(yùn)用常見的問題求解方法對(duì)物理過程進(jìn)行分析，并劃分出具體的力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；利用相應(yīng)的公式定理求解不同的狀態(tài)問題，列出方程；找出關(guān)鍵問題，挖掘隱含條件，列出輔助方程，求解方程。做好受力分析，掌握動(dòng)作過程，掌握常用的解題方法，熟練運(yùn)用相關(guān)公式是解決問題得常見步驟。

結(jié)語

作為高中物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，力學(xué)在高中物理學(xué)習(xí)中起著重要作用。要提高高中物理力學(xué)解決問題的能力，首先要培養(yǎng)對(duì)問題的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用各種問題解決方法，探究問題的隱含條件，準(zhǔn)確判斷對(duì)象的受力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程，然后使用相關(guān)的定理法來解決問題。