黨文博

(甘肅省通渭縣第一中學(xué) 743300)

高中物理問題本身比較復(fù)雜，許多問題涉及到時(shí)間和空間上的不同運(yùn)動(dòng)的組合，筆者在實(shí)際的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，如果能巧用拆解法首先將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)組合拆解開來，然后把每一段拆解后的分運(yùn)動(dòng)研究清楚，最后再將各段分運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系找到，那么題目將會(huì)迎刃而解.

一、物理概念各個(gè)要素的拆解

高中物理中許多概念都不僅僅擁有一種要素，有些概念甚至擁有三種或四種要素，要將這些概念理解透徹必須把每一種要素都要明確，那么在實(shí)際解決問題時(shí)可以把擁有的要素先拆解開來，先分析一種要素的影響，再分析另一種要素的影響，對(duì)各個(gè)要素的逐一破解會(huì)使學(xué)生感到問題的解決更有條理，也不會(huì)顧此失彼.

參考案例：利用牛頓第二定律解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題時(shí)既要考慮加速度的大小又要考慮加速度的方向，那么我們就可以用拆解法，先考慮加速度的大小為產(chǎn)生加速度方向的合力的大小除以所研究對(duì)象的質(zhì)量，再考慮加速度的方向，如果加速度的方向與研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度方向相同，那么原來的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式不變，如果加速度的方向與研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度方向相反，那么需將原來的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中加速度前面的加號(hào)變成減號(hào)，通過上面的方法進(jìn)行拆解處理后，學(xué)生明顯感到復(fù)雜程度降低，運(yùn)用牛頓第二定律解決具體問題時(shí)更加得心應(yīng)手.

總結(jié)：對(duì)物理概念各個(gè)要素的拆解在解決實(shí)際問題中的運(yùn)用是非常廣泛的，巧用拆解法后總能對(duì)物理概念的理解更加透徹.當(dāng)然這樣的案例還有好多，再比如動(dòng)量定理的應(yīng)用過程中也可以運(yùn)用拆解的思想，動(dòng)量定理的內(nèi)容是物體動(dòng)量的增量等于它所受合外力的沖量，我們對(duì)于物體所受合外力的沖量拆解為各個(gè)分力的沖量的矢量和，首先計(jì)算研究過程中各個(gè)分力沖量的大小，其大小等于各個(gè)分力的大小與作用時(shí)間的乘積，然后考慮各個(gè)分力沖量的方向，如果該分力與規(guī)定的正方向同向，那么該分力的沖量取正值，如果該分力與規(guī)定的正方向反向，那么該分力的沖量取負(fù)值，然后把這些值求和就是各個(gè)分力的沖量的矢量和，通過拆解學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量定理解決問題的效率明顯提高.在解決實(shí)際問題中我們要有意識(shí)的對(duì)物理概念的各個(gè)要素進(jìn)行拆解，巧用拆解法將每個(gè)物理概念進(jìn)行全方位的理解.

二、計(jì)算過程的拆解

高中物理題目的求解過程往往會(huì)涉及數(shù)學(xué)的計(jì)算，計(jì)算過程中拆解法的運(yùn)用也是非常廣泛，例如長度的拆解、角度的拆解、圖形的拆解等等，有時(shí)對(duì)于條件不確定的問題我們還需要在分析問題的過程中將條件滿足的數(shù)據(jù)按照不同的運(yùn)動(dòng)拆解成不同的范圍去討論，拆解法是解決計(jì)算問題的重要方法之一.

參考案例：一個(gè)木塊原來靜止在一塊木板上，木板放在地面上，假設(shè)木塊和木板的質(zhì)量分別為m1和m2，木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是μ1，木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)是μ2，那么當(dāng)木板受到水平向左的外力F時(shí)，木板與木塊將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？

對(duì)于這個(gè)題目的處理，我們應(yīng)該首先按照力的大小變化范圍，將運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行拆解成三類，①當(dāng)F≤μ2(m1+m2)g時(shí)木板與木塊將保持靜止，分析時(shí)可以把木板和木塊看成是一個(gè)整體，水平方向外力F等于整體與地面間的靜摩擦力；②當(dāng)μ2(m1+m2)gμ2(m1+m2)g時(shí)整體與地面間的摩擦力將由靜摩擦力變成滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)整體就要開始運(yùn)動(dòng)，由于外力作用在木板上，木板應(yīng)該是動(dòng)力來源的問題，此時(shí)我們有必要將木板和木塊拆分開來進(jìn)行受力分析，先分析動(dòng)力來源的物體，也就是先分析木板，木板相對(duì)于木塊有相對(duì)向左的運(yùn)動(dòng)趨勢，那么此時(shí)木板就受到木塊對(duì)它向右的摩擦力f，然后根據(jù)作用力與反作用力，木塊受到木板對(duì)它向左的反作用力f′，其中f′=m1a，當(dāng)加速度較小時(shí)，f′<μ1m1g，此時(shí)該摩擦力是靜摩擦力，木塊不會(huì)相對(duì)于木板滑動(dòng).當(dāng)整體加速度增大時(shí)，靜摩擦力也會(huì)隨著增大，當(dāng)f′=μ1m1g時(shí)，靜摩擦力將會(huì)變成滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)是滑塊在滑板上保持相對(duì)靜止的最后時(shí)刻，此時(shí)對(duì)木塊水平方向由牛頓第二定律μ1m1g=m1am，對(duì)整體水平方向由牛頓第二定律F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)am,可得F=(μ1+μ2)(m1+m2)g；③當(dāng)F>(μ1+μ2)(m1+m2)g時(shí)，木板和木塊發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，其中木塊的加速度一直為am，木板的加速度將大于am.在這個(gè)題目中我們按照運(yùn)動(dòng)情況將力的變化范圍拆解成了三類，然后分類去處理便能很好的解決問題.

總結(jié)：物理問題的最后解決離不開數(shù)學(xué)的計(jì)算，將計(jì)算過程進(jìn)行拆解，是我們數(shù)學(xué)計(jì)算時(shí)常用到的方法.我們可以舉出很多拆解法應(yīng)用的案例，再比如解決帶電粒子在磁場中僅受洛倫磁力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，要計(jì)算運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就需求解圓弧所對(duì)應(yīng)的回旋角，如果已知弦切角那么回旋角等于弦切角的兩倍，較大的回旋角還需拆解成已知角加上一些特殊角，在這里的特殊角包括90°,180°等等.

三、時(shí)間段的拆解

物體在運(yùn)動(dòng)過程中，在不同的時(shí)間將會(huì)處在不同的位置、不同的情景中，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也會(huì)不同.我們可以按照運(yùn)動(dòng)的先后次序按照時(shí)間段將運(yùn)動(dòng)拆解開來，然后分段按照各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律列出方程，重點(diǎn)關(guān)注連接處的運(yùn)動(dòng)信息，因?yàn)樵撐恢貌粌H是前一段運(yùn)動(dòng)的末位置而且是后一段運(yùn)動(dòng)的初位置，同時(shí)滿足前后兩段運(yùn)動(dòng)的特征，具有承上啟下的重要作用.

參考案例：高空墜物極易對(duì)行人造成傷害.若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的撞擊時(shí)間約為2ms，則該雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為多少？

這個(gè)題目是2018年高考物理全國Ⅱ卷的第15題，對(duì)于這個(gè)題目的處理，應(yīng)該按照時(shí)間將運(yùn)動(dòng)分成兩段，其中第一段過程是雞蛋的自由落體運(yùn)動(dòng)，計(jì)算出雞蛋落地前一瞬間的速度，第二段過程是雞蛋碰到地面后與地面相互作用的過程，以雞蛋為研究對(duì)象運(yùn)用動(dòng)量定理列方程，就可以算出地面對(duì)雞蛋的平均沖擊力，根據(jù)牛頓第三定律其大小也是雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力.

總結(jié)：在解決物理問題時(shí)按照時(shí)間段將運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拆解是一種非常常見的方法，從命題人的角度看題目，運(yùn)動(dòng)過程的組合越多，對(duì)知識(shí)考查的廣度和深度都會(huì)增強(qiáng)，從解題人的角度看題目，就應(yīng)該先按照時(shí)間段將運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行拆解，分過程列式，并尋找已知條件和求解量之間的聯(lián)系.

四、空間的拆解

空間的拆解也是解決高中物理時(shí)常用到的方法，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)如果同時(shí)參與兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng)，那么我們研究復(fù)雜的合運(yùn)動(dòng)時(shí)，先研究分方向的運(yùn)動(dòng)，再矢量合成.有些物理量的結(jié)果由某些方向的分量決定，同時(shí)又會(huì)與某些方向的分量無關(guān)，這時(shí)我們也要有意識(shí)的進(jìn)行相關(guān)物理量空間的拆解.

參考案例：我們研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)就用到了空間的拆解，將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，那么要求解平拋過程中某點(diǎn)的速度或位移時(shí)，先求解兩個(gè)分方向的速度或位移，再利用平行四邊形定則進(jìn)行矢量求和.

總結(jié)：空間的拆解最典型的例子是曲線運(yùn)動(dòng)，我們經(jīng)常用到“化曲為直”的思想，將復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)正交分解為兩個(gè)分方向的直線運(yùn)動(dòng)，這是一種將復(fù)雜問題簡單化的一種非常重要的思想，再比如求解某個(gè)力做功時(shí)，若力與位移方向有夾角，我們就可以把位移向力的方向和垂直于力的方向去分解，然后將功的大小直接用力和力的方向位移的乘積去計(jì)算.空間的拆解是解決物理問題的一種非常重要的方法，充分體現(xiàn)了一種將不知道的運(yùn)動(dòng)拆解成以前研究過的運(yùn)動(dòng)，將復(fù)雜問題拆解成容易問題的一種思想.

教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引路人，當(dāng)學(xué)生解決物理問題常常存在困難時(shí)，教師就要好好想想辦法，不僅教會(huì)學(xué)生知識(shí)，也要教會(huì)學(xué)生解題的方法，筆者在實(shí)際的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)巧用拆解法對(duì)解決物理問題可以取得非常好的效果，希望這種方法能給其他物理教師在教學(xué)中帶來有益的啟發(fā)，對(duì)學(xué)生解決物理問題帶來幫助.