一道考查學生物理過程分析能力的好題

有些學生做物理題，缺少必要的分析步驟，比如不畫受力分析圖或運動過程分析圖;不認真用符號表示物理量來列方程，而是急于求成，亂套公式，想一步到位地代入數據、列“大式子”求解，常是欲速則不達。對復雜的物理問題不能進行正確地進行受力分析和運動過程的分析，僅是根據記憶一些典型題的解題套路，這樣解題能力是無法提高的。

高考把對能力的考核放在首要位置，通過考核知識及其運用來鑒別考生能力高低，其中分析綜合能力尤為突出，要求考生能夠獨立地對遇到的問題進行具體分析，弄清其中的物理狀態、物理過程和物理情景，找出其中起重要作用的因素及有關條件;能夠把一個較復雜的問題分解為若干個簡單問題，找出它們之間的聯系是高考物理的一個要求，歷屆高考物理試題中都設有一系列物理過程分析的試題。

例如，2009年全國卷Ⅰ第25題。

[題目]如圖所示，傾角為θ的斜面上靜止釋放，質量均為m的木箱，相鄰兩木箱的距離均為l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑，逐一與其他木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起運動。整個過程中工人的推力不變，最后恰好能推著三個木箱勻速上滑。已知木箱與斜面的動摩擦因數為μ，重力加速度為g，設碰撞時間極短，求:

(1)工人的推力;

(2)三個木箱勻速運動的速度;

(3)在第一次碰撞中損失的機械能。

筆者認為，在解答此題時應:

1.認真審題，弄清題意

有句俗話說得好，“磨刀不誤砍柴工”。做題前的讀題、審題就如砍柴前的磨刀過程，我們必須花一定的時間去讀題，熟悉題目，弄清題意，在讀題過程中要具有目的性:研究對象是誰，需求出什么量;已知什么量，還要注意一些關鍵詞。如本題中的靜止、碰撞、粘在一起、恰好勻速等等。

2.確定對象，受力分析、構建情景

在熟悉了題目之后，便要對題目進行分析了。確定研究對象及受力情況、運動情況、能量變化情況等。分析過程最有效的方法就是畫物理圖來描繪情景，初步在頭腦中形成物理過程的情景，并逐步建立清晰的物理解題情景。

3.過程劃分，明晰規律

理解題意之后，就應將題目涉及的物理過程適當地劃分為幾個簡單的過程，在劃分過程時要注意過程的合理性，本題中:以第一個木箱在F作用下加速上滑l為第一過程，以第一木箱和第二木箱碰撞為第二過程，以第一、第二木箱粘在一起在F作用下繼續上滑l為第三個過程，以第一、第二木箱和第三木箱碰撞為第四過程，最后以三個木箱一起恰好勻速上滑為第五個過程;并相應地明確每一個階段應遵循什么樣的物理規律(本題基本是涉及加速、勻速運動的動力學問題和碰撞中動量守恒問題)。

當然，最后一步就是結合已知條件和劃分的過程，將各個過程中適用的物理規律進行列方程，再結合過程中相關聯的物理量進行解題了。

解析:(1)依題意，本題是要求學生分析三個木箱的相互作用下的能量變化等，木箱沿斜面運動時受力為:重力mg，斜面的支持力FN=mgcosθ，滑動摩擦力f=μFN=μmgcosθ，工人的推力F;

(2)分析木箱的物理過程及應用的相應的物理規律:

①斜面最下面的第1個木箱在工人推力F作用下，從靜止上滑l的位移:此過程可由動能定理得:Fl-μmglcosθ-mglsinθ=12mv21-0 (1)

②接著第1個木箱和第2個木箱相碰撞，并粘在一起，則兩木箱有共同速度v2，碰撞時間極短，則由動量守恒定律可知:mv1=2mv2 (2)

③接著第1和第2木箱在推力作用下沿斜面向上滑行l，此過程由動能定理可得:

Fl-μ2mglcosθ-2mglsinθ=122mv23-122mv22 (3)

④然后第1和第2木箱與第3個木箱碰撞，三個木箱碰后一起運動，由于碰撞時間極短，由動量守恒定律有:2mv3=3mv4 (4)

⑤最后三個木箱在推力F作用下，勻速沿斜面向上運動，則在沿斜面方向上各合力為零:F=3mgsinθ+μ3mgcosθ (5)

由此可見，由方程(5)可求得第1問工人的推力F。

聯系方程(1)(2)(3)(4)式可解得第2問木箱的最后速度。

由能量守恒可求得第一次碰撞中損失的機械能

ΔE=12mv21-122mv22。

因此，正確解答物理習題，關鍵是正確地分析物理過程，教師要在平時注意培養學生進行物理過程分析的訓練，使學生逐步形成良好的解決問題的思維程序。物理問題研究的是物理過程和物理狀態，對物理過程的分析就是將一個復雜的物理過程經思維加工整理，分解成幾個簡單的有規律的過程，并找出幾個過程之間的相互聯系和制約條件，逐步形成解題情景和思維，是讓學生在中學物理學習中能獨立地建立物理情境，引導學生分析物理過程，逐步提高此方面的能力，就能使學生在高考中立于不敗之地。

(責任編輯 黃春香)