談談高中物理中物體的運動情況分析

　　摘 要：正確地分析出物體的運動情況是高中學生學好物理課必須具備的、非常重要的基本能力，現從力和運動的關系對物體的運動情況做詳細的分析。
　　關鍵詞：運動情況；分析方法；單個物體；多個物體；單段運動；多段運動
　　
　　高中物理教學中，對物體的運動情況進行正確分析，是學生的一項重要能力。怎樣正確判斷物體做什么運動？往往是解決問題的關鍵所在。力是改變物體運動狀態的原因。關于力和運動的關系，可以從牛頓運動定律入手進行分析。
　　一、單個物體單段運動
　　在現行的高中物理課程中，學生分別學習了：勻速直線運動，勻變速直線運動，拋體運動，圓周運動，簡諧運動和一般運動。每種運動的特點課本中都有描述。根據牛頓第二定律，某物體所受的合外力F合，產生加速度，物體的加速度和初速度v0共同決定該物體做什么運動。下面分別作出判斷：
　　1.當一個物體所受的合外力F合為零時，即：F合=0。這時，物體將處于靜止狀態，或者做勻速直線運動。
　　2.當一個物體所受的合外力恒定，即在這個運動過程中，F合的大小和方向都不發生變化。根據初速度v0和合外力F合的方向之間的夾角θ的關系，物體會做如下幾種運動：
　　（1）當θ=0度時，即F合和v0方向一致。物體將做勻加速直線運動。這種情況下，符合勻加速直線運動的規律，用勻加速直線運動的處理方法可以解決有關問題。
　　（2）當θ=180度時，即F合和v0方向相反。物體將做勻減速直線運動。這種情況下，符合勻減速直線運動的規律，用勻減速直線運動的處理方法可以解決有關問題。
　　（3）當θ=90度時，即F合和v0方向垂直。物體將做類似于平拋運動。這種情況下，只要把在重力作用下平拋運動中的加速度g換成F合產生的加速度a，仍然采用處理平拋運動的分析方法就可以解決這類問題。即采用運動的合成和分解的方法來處理具體問題。
　　（4）當90度<θ<180度時，即F合和v0方向成鈍角。物體將做類似于斜上拋運動。這種情況下，只要把在重力作用下斜上拋運動中的加速度g換成F合產生的加速度a，仍然采用處理斜上拋運動的分析方法就可以解決這類問題。即采用運動的合成和分解的方法來處理具體問題。
　　（5）當0度<θ<90度時，即F合和v0方向成銳角。物體將做類似于斜下拋運動。這種情況下，只要把在重力作用下斜下拋運動中的加速度g換成F合產生的加速度a，仍然采用處理斜下拋運動的分析方法就可以解決這類問題。即采用運動的合成和分解的方法來處理具體問題。
　　反之，根據物體做以上運動，就可以判定F合和v0的關系。
　　3.當F合大小一定，方向始終垂直于速度v時，物體將做勻速圓周運動。可以pSxUizPhiFxy78a4DPkfyQ==用處理勻速圓周運動的方法來解決這類問題。
　　4.當F合和v0在同一直線上，且F合跟物體離開自己的平衡位置的位移x大小成正比，方向始終與x方向相反。這時，物體將做簡諧運動。可以采用處理簡諧運動的方法來解決此類問題。
　　5.當F合不恒定，與v的夾角θ的關系是：
　　（1）當0度<θ<90度時，將F合分解為一個與v一致和另一個與v垂直的兩個分力，與v一致的分力改變物體運動速度的大小，使物體運動速度的大小要增加，同時與v垂直的分力改變物體運動的方向，使物體向受垂直分力的方向偏轉，物體將做加速曲線運動。
　　（2）當90度<θ<180度時，將F合分解為一個與v相反和另一個與v垂直的兩個分力，與v相反的分力改變物體運動速度的大小，使物體運動速度的大小要減小，同時與v垂直的分力改變物體運動的方向，使物體向受垂直分力的方向偏轉，物體將做減速曲線運動。
　　（3）當θ=90度時，物體由于受到一個與v垂直的力作用，相當于做圓周運動的物體受到向心力的作用。所以將向受垂直力的方向偏轉，物體將做圓周運動。
　　（4）當物體所受的與v垂直的分力大小等于物體做圓周運動所需要的向心力時，物體可能做變速圓周運動。
　　當物體所受的合外力F合發生變化時，物體的加速度a也發生變化，這種情況下，物體就不再是單個運動過程了，可以把物體運動的整個過程看成多個單段運動的組合。
　　二、單個物體多段運動
　　在高中物理學科所需要解決的問題中，經常遇到的是單個物體多段運動問題。例如：某列車從A站出發，先要做勻加速運動，達到一定速度后開始做勻速運動，快要到達B站前做勻減速運動，進入B站停止。列車從A站出發到達B站的整個過程，可以分為三個單段運動。解決這類問題，首先要能正確判定和劃分各個單段運動，同時要考慮整體和部分的關系。一般可以從時間和空間的等量關系來建立方程或方程組。還要注意兩個過程之間的交接點的等量關系，這個關系往往是解決問題的關鍵。
　　三、多個物體多段運動
　　高中物理問題中，難度較大的是多個物體的多段運動問題。這類問題需要學生有較強的分析能力和綜合判斷能力。以追擊問題為典型代表。解決這類問題，首先要弄清楚每個物體的每段運動情況，再分析每個物體的多段運動過程中的整體和分部的關系。同時要考慮多個物體的位移等量關系和時間等量關系。通過各種等量關系，建立方程組來解決問題。
　　總之，準確判定物體做什么運動，是解決高中物理中力和運動的有關問題必須具備的重要能力。
　　參考文獻：
　　［1］普通高中課程標準實驗教科書物理1（必修）.人民教育出版社.
　　［2］普通高中課程標準實驗教科書物理2（必修）.人民教育出版社.
　　（作者單位 安徽省銅陵縣第二中學）