高中物理解題技巧分析

陳廣平

物理學(xué)解決實際生活問題的核心在于對研究對象所處的狀態(tài)做全面準(zhǔn)確的分析.首先要求在對象的選擇上要盡量直觀，選擇研究對象直接決定了解題所要采用的思路和方法，因此如何準(zhǔn)確選擇題目中的研究對象在高中物理學(xué)習(xí)中起到至關(guān)重要的作用.尤其對于力學(xué)和能量守恒部分而言，研究對象的選擇涉及力學(xué)平衡方程的建立、系統(tǒng)能量的守恒特征，以及對象間復(fù)雜的內(nèi)力等問題.

下面結(jié)合自己的教學(xué)實踐談點體會.

一、整體思想在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用技巧

物理學(xué)解題中整體思想的應(yīng)用能夠簡化復(fù)雜系統(tǒng)中不同部分之間的相互作用，避免物體之間固有的、不可避免的能量傳遞以及力的相互性所產(chǎn)生的影響.該技巧主要用來解決內(nèi)力問題以及能量守恒問題.每年高考題中必然會涉及對能量守恒系統(tǒng)中不同對象所處的狀態(tài)、能量的抽象判斷.

整體思想是從宏觀上揭示系統(tǒng)的規(guī)律，該技巧關(guān)鍵在于如何劃分整體在復(fù)雜系統(tǒng)中的界限，通常在整體范圍的確定上主要依據(jù)的是系統(tǒng)能量的傳遞截止性和受力狀態(tài)的終止性.對于能量守恒類問題，整體思想的使用技巧通常是以系統(tǒng)是否具備在能量上能夠相互轉(zhuǎn)化的“途徑”為參考點，如果兩部分研究對象之間存在不可避免的、不可分割的受力關(guān)系或者能力轉(zhuǎn)換趨勢，則通常將其視為同一整體進(jìn)行研究.在以下案例中充分體現(xiàn)了整體思想在物理解題中的有效性和直觀性.

圖1

例如，如圖1，木塊A與水平面之間的摩擦系數(shù)為0，子彈B沿水平方向進(jìn)入并且留在其中，該過程中將彈簧壓縮至最短，試分析從剛進(jìn)入到壓縮至最短的過程中系統(tǒng)能量的守恒特性.

分析：該題顯然屬于能量轉(zhuǎn)換問題，根據(jù)上述整體思想的應(yīng)用技巧，首先分析該系統(tǒng)中哪些部分之間存在不可避免的能量傳遞和受力的相互性.B進(jìn)入A以后兩者之間必然存在相互摩擦，故而系統(tǒng)熱能必將增加，增加的能量并非憑空產(chǎn)生，顯然是“犧牲”了子彈B水平方向的動能.因此子彈B與木塊A之間存在能量轉(zhuǎn)換的“途徑”，必將視為同一研究對象.彈簧和木塊A之間始終具備相互作用的內(nèi)力，沒理由將彈簧排除研究體系之外.此外，由于木塊A與地面間摩擦系數(shù)為0，因此在運動過程中木塊A于地面間不存在摩擦力所產(chǎn)生的能量傳遞，可以將地面排除研究系統(tǒng)，彈簧和墻壁間雖然相互接觸，但是不存在相對運動，因此彼此在接觸點得相對位移為零，就算有內(nèi)力存在也不做功，亦即不存在能量轉(zhuǎn)換的“途徑”，據(jù)此分析可以很清楚地將彈簧、木塊A、子彈B三者視為整體進(jìn)行分析.利用整體技巧確定研究對象以后，進(jìn)而可以將題設(shè)問題與物理基本知識進(jìn)行“對號入座”，首先考慮動量守恒問題，由于墻壁在研究系統(tǒng)之外，顯然該過程中始終對研究對象存在彈力，亦即所選系統(tǒng)受到了不為零的外力作用，因此該系統(tǒng)動量不守恒.其次，判斷該系統(tǒng)機械能是否守恒？子彈進(jìn)入木塊以后由于滑動摩擦力而導(dǎo)致的系統(tǒng)內(nèi)能增加量源自子彈動能的減小，顯然系統(tǒng)機械能也不守恒，至此整體思想提供了從宏觀角度入手的解題思路，避免了系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的復(fù)雜性.

二、動力學(xué)問題中的邊界值應(yīng)用技巧

力學(xué)部分的核心在于對研究對象的受力分析，解題中通常涉及靜力學(xué)和動力學(xué)的受力分析，相對而言動力學(xué)受力分析和物體的運動狀態(tài)相關(guān)，因此在問題求解中較為復(fù)雜，包括對研究對象的運動狀態(tài)判斷以及力學(xué)平衡條件的建立.在求解力學(xué)問題時，首先要尋找研究系統(tǒng)中所受的所有力，其次要分析對物體運動狀態(tài)改變有貢獻(xiàn)的力 ，該過程的核心技巧在于根據(jù)平衡力或牛頓定律建立力學(xué)方程，將定性的物理問題通過數(shù)學(xué)方程定量表征，從而達(dá)到解決問題的目的.可見，受力分析雖然是力學(xué)部分的核心技巧，但在解題中往往和其他技巧相互結(jié)合，這樣才能在物理學(xué)習(xí)中融會貫通.

動力學(xué)問題在定量求解過程中往往需要通過題目隱含條件挖掘解題思路，該類問題中解題技巧的應(yīng)用關(guān)鍵在于題目邊界條件的假設(shè).所謂邊界條件就是指物體所處的臨界狀態(tài)或者瞬間某種特殊狀態(tài).正是由于該狀態(tài)的特殊性，使得物體在力和運動規(guī)律上存在可知的參數(shù)，然而這些隱含的已知量必須在解題技巧的引導(dǎo)下為題目所用，因此動力學(xué)中受力分析技巧的重要目的之一是要對物體狀態(tài)進(jìn)行特殊位置的參量賦值，使其具備更多的定量化特征.

總之，高中物理學(xué)解題技巧的熟練應(yīng)用是建立在學(xué)生對物理規(guī)律融合貫通的基礎(chǔ)之上的.任何解題方法并不是絕對的萬能，要想提高綜合物理素養(yǎng)，學(xué)生必須在學(xué)習(xí)過程中總結(jié)適合自己的物理思想，要懂得通過自己領(lǐng)悟得到的技巧永遠(yuǎn)是最實用、最寶貴的資源.此外，物理學(xué)作為詮釋生活規(guī)律的學(xué)科，在掌握解題技巧的同時，學(xué)生必須夯實物理基礎(chǔ)知識.只有扎實的物理基礎(chǔ)知識，學(xué)生才能醞釀出巧妙的物理學(xué)習(xí)技巧.