緊扣力學分析三環節 提高力學復習效率

摘 要：本文從力學分析的三環節：研究對象的確定、運動過程的分析、規律的選擇展開探討如何提高力學復習效率。具體措施有：一、構建知識體系，建立力學解題程序。二、緊扣力學分析三環節，提高復習效率。包括有：（一）研究對象——誰？1.研究對象轉換，2.整體法的使用；（二）過程——在干什么？1.過程分析充分發揮圖象的功效，2.過程分析巧用熟悉模型，避免題套題；（三）規律——怎么樣？1.正確理解和運用規律，2.靈活整合或拆分過程，選擇恰當的物理規律，3.一題多解，深刻理解多種規律。

關鍵詞：構建知識體系建立力學解題程序緊扣力學分析三環節提高復習效率研究對象——誰？過程——在干什么？規律——怎么樣？

高中物理體系中力學分量最重，新教材改革以來，高考愈加重視考核學生的力學分析能力，表現覆蓋面廣（內容涉及力、熱、電、磁等體系）；綜合性強（運動過程包括多種形式的直線、曲線運動）；難度大（綜合運用多種規律解題）的特點。如何有效提高力學復習的效率值得研究。

高三學生常反映力學內容一聽就懂，一想就會，一做就錯。根據反饋的信息分析：一方面學生對力學知識缺乏系統的認識，更缺乏靈活運用的能力；另一方面對力學分析三環節：研究對象的確定、運動過程的分析、規律的選擇表現出或缺乏分析意識或分析思維凌亂，未能建立科學的解題程序。

一、構建知識體系，建立力學解題程序

1.指導學生將知識串成網，形成完整的知識體系，從全局的高度去理解、運用物理知識。需重點突破的有：A、有哪些常見力？力產生條件？B、受力分析順序？C、物體作直線、曲線運動的條件？D、常見的直線、曲線運動？E、對物理規律、定律的理解？

2.引導學生總結力學解題思路，建立解題程序

（1）基本思路（附表一）

（2）力學解題程序（附表二）

二、緊扣力學分析三環節，提高復習效率

力學的中心問題是力和運動的關系，力學問題重在突破三環節：研究對象是誰？做什么運動？物理過程滿足什么規律？

（一）研究對象——誰？

研究對象的選擇堅持“問什么，答什么，選什么”的原則，首先選擇與問題有關的物體或系統，如不能直接解決，則轉換到其他物體上進行分析，對于多物系統優先使用整體法。

1、研究對象轉換

例1.如圖1所示，站在向左運行的汽車上的人用手推車的力為F，腳對車向后的摩擦力為f，下列說法中正確的是（）。

A、當車做勻速運動時，F和f對車做功的代數和不為零

B、當車做加速運動時，F和f對車做功的代數和為正

C、當車做減速運動時，F和f對車做功的代數和為正

D、當車做加速運動時，F和f對車做功的代數和都為零

【分析】：此題設問是人對車子作功的判斷，如直接以車為研究對象，由于車受力復雜，分析麻煩。學生憑感覺錯選D、 B。

轉換人為研究對象，人受力如圖2所示。

水平方向力F′=F和f′=f方向相反。

綜合考慮選C，可見研究對象的靈活變換，可以使問題迎刃而解。

2、整體法的使用

例2.如圖3所示，物體A靠在豎直墻面上，在豎直向上的力F作用下，A、B保持靜止，則物體A受力個數為（ ）。

A、2個 B、3個C、4個 D、5個

【錯解】：典型錯選C、D，學生直接確定A為研究對象，受力如圖4所示，認為A與墻面之間必存在支持力F 和摩擦力f 。

【分析】：養成對多物系統先整體分析的習慣，完全可以避免這種錯誤。整體分析如圖5，由水平方向平衡知識可得出A與墻面無彈力和摩擦力作用。然后對A分析如圖6所示受三個力作用選B。

從此題中可以看出，整體法在多物系統中體現出其特有的優勢。

（二）過程——在干什么？

力學分析三環節中，過程的分析最為關鍵，物理過程分析是否正確直接決定著解題的方向和結果。

1.過程分析充分發揮圖象的功效。

作圖是比較好的一種分析方法，通過作圖幫助理清物理過程，抓住問題的關鍵。

（1）受力圖

物體作什么運動由受力和初速度共同決定，受力分析是解決力學問題的基礎，也是研究力學過程的主要方法。在復雜的物理情境中，借助于受力分析，可以確定運動性質。

例3.在左圖7中，一質量為m的圓環套在一根固定的水平直桿上，環與桿的動摩擦因數為μ，現給環向右的初速度v，環在運動過程中受到一個始終豎直向上的力F的作用，且F=kv（k為常數，ｖ為環的速度），試計算環在整個運動過程中克服摩擦力所做的功（假設桿足夠長）。

【分析】：此題不難分析出環作直線運動，但具體運動性質分析必須依賴于受力圖作進一步分析：先作出圖8，進而比較力F和G的大小，運動可能有三種情況：

復雜的運動由幾個分運動組成，依照題意將運動分成幾個子過程，同時突出子過程之間的銜接狀態，形成清晰完整的示意圖。

例4.如圖11所示，套在很長的絕緣直棒上的小球，質量為1.0×10 kg。帶4.0×10 C正電，小球在棒上可以滑動，將此棒豎直放在互相垂直且沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中，電場強度E=10N/C，水平向左，磁感應強度B=0.5T，垂直紙面向里，小球與棒間動摩擦因數μ=0.2，求小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速度和最大速度。(小球在運動過程中電量不變，g取10m/s )

【分析】：此題中帶電粒子作約束型直線運動。由于所受f 的變化導致運動過程復雜。物理量制約關系如下：

如圖12所示：整個過程分為ab、bc、c后三個過程，有二個特殊點b、c。

此題運動簡圖的準確畫出尤其是關鍵點的確定為順利求解提供了前提條件。

（3）軌跡圖

軌跡圖直現運動全過程，使量與量之間的關系直接明了，宜于梳理過程、確定思路。

例5.如右圖13平面坐標系內，在第一象限內分布著如圖所示的勻強磁場，磁感應強度為B，在第四象限內布有場強為E的勻強電場，方向如圖示平行于y軸負方向。在x軸上有一點N，其坐標為(L，0)，現一質量為m（不計重力），電量為-q為粒子從y軸上某處M由靜止釋放后恰能運動到N點，求M的坐標和粒子到達N點所用的時間。

依照題目要求，作出運動軌跡圖，運用好幾何知識，是求解此類問題的關鍵。

2.過程分析巧用熟悉模型，避免題套題。

引用熟悉的過程模型如單擺模型、子彈打木塊模型、彈簧振子模型、拋體運動模型等進行分析，可以使問題簡化。但要注重挖掘新情境與熟悉模型的異同點，否則似是而非的分析會致過程不完整或錯誤，陷入老題套解錯，新題不會解的惡性循環中，從而分析、建模能力越來越差。

例6.如右圖14所示，一根長為L不可伸長的輕質細線，一端固定于O點，另一端拴有一質量為m的小球，可在豎直面內繞O點擺動，現拉緊細線使小球位于與O點在同一豎直面內的A位置，細線與水平方向成30°角，從靜止釋放該小球，當小球運動至懸點正下方C位置時，細線承受的拉力是多大？

【錯解】：全程運用機械能守恒定律

學生視這個運動模型為一般單擺模型，忽略了在A點正下方B點處在繩緊繃時短暫過程。

（三）規律——怎么樣？

力學過程分析到位后，規律的選擇和使用直接影響著解題的結果，實踐表明運用規律時還是要注意以下幾點：

1.正確理解和運用規律。

運用規律時常出現由于理解錯誤而出現使用隨意套用公式的現象。

解得F=9N，方向向上 由牛頓第三定律得鋼球對地板的平均沖力為9N，方向向下。

2.靈活整合或拆分過程，選擇恰當的物理規律。

例8.如左圖17所示，質量為M的汽車，拉著質量為m的拖車，以速度V在平直的道路上勻速前進。后因掛鉤脫開，拖車離開汽車，最終停下來。若汽車的牽引力始終不變，且摩擦力、阻力與車重成正比，與速度無關。求拖車停止時，汽車的速度是多少？

【錯解】： M、N的運動分析簡單，可以運用牛頓運動定律和功能關系分開分別處理。由于列式繁多，處理麻煩，學生容易半途而廢。

【分析】：以汽車、拖車系統為研究對象，拖車停止前的全過程為研究過程。在此過程中，牽引力與摩擦阻力始終平衡，系統所受外力合為零；汽車與拖車系統動量守恒。

【分析】：將運動拆分，豎直方向作豎直上拋運動，從O→M到M→O′時間相等，沿場強方向O→O′作初速為0的勻加速直線運動。

可見恰當整合或拆分過程能化難為易，峰回路轉。

3.一題多解，深刻理解多種規律。

從不同角度分析引申出不同解法，能使學生思維向不同方向靈活發展，提高運用多種規律的能力。

【分析】：小木塊做勻減速直線運動，平板車做初速為0的勻加速直線運動，最終一起向右勻速運動。過程簡圖如右圖20所示，題中L為小木塊相對平板車的位移。

小車和木塊系統受外力和為零，系統動量守恒，最終具有相同的速度。Mv0=（m+M）v

經分析此題可用多種方法求解

方法五、能量轉化和守恒法

力學問題復雜多變，一要學生多加強對基本概念、基本規律的理解，二多進行基本方法、基本技能的訓練，培養學生獨立思考、解決問題的解題習慣，三緊扣力學過程三環節，則復習必有突破！

參考文獻：

[1]葉東風.利用“數形結合”分析物理問題.物理教學，2002年第9期.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>