物理力學(xué)問(wèn)題的解題思路培養(yǎng)與訓(xùn)練

力學(xué)是整個(gè)高中物理知識(shí)框架的基礎(chǔ)，同時(shí)也是高中物理學(xué)習(xí)的重中之重。它的意義不僅僅體現(xiàn)在高考中分值所占的比重較大（大約占物理部分的百分之四十左右），更重要的是，學(xué)生接觸物理正是從力學(xué)開(kāi)始，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和學(xué)好物理的良好習(xí)慣也是通過(guò)力學(xué)的學(xué)習(xí)而逐步培養(yǎng)起來(lái)的。因此，學(xué)好力學(xué)，對(duì)整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)意義重大。其實(shí)，要處理好力學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵是要養(yǎng)成良好的分析問(wèn)題的習(xí)慣和形成較好的解題思路。

一、快速而準(zhǔn)確地選取研究對(duì)象

分析物理問(wèn)題，首先必須確定研究對(duì)象，如果研究對(duì)象確定得不妥當(dāng)或錯(cuò)誤，那將增加分析問(wèn)題的難度或使我們陷入困境，所以研究對(duì)象的選取對(duì)正確分析、解決物理問(wèn)題是十分重要的，它是物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一。

例1：如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的A、B、C、D四個(gè)木塊，其中兩個(gè)質(zhì)量為m的木塊間用可伸長(zhǎng)的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是μmg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2m的D木塊，使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則輕繩對(duì)m的最大拉力為

分析：要四個(gè)木塊相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng)，顯然必須要保證A、C和B、D間的靜摩擦力不能超過(guò)其間的最大靜摩擦力。以A、B整體為研究對(duì)象，由于系統(tǒng)的加速度方向水平向右，故不難發(fā)現(xiàn)，B所受的靜摩擦力比A所受的靜摩擦力要大，所以要保證四個(gè)物體不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，臨界條件應(yīng)該是B、D間的摩擦力取最大靜摩擦力 .以A、B、C整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律： ，再以A、C、整體為研究對(duì)象，得 ，故可以得到B選項(xiàng)是正確的。

點(diǎn)評(píng)：隔離法和整體法在具體的問(wèn)題中應(yīng)該靈活運(yùn)用、交替使用，從題目的問(wèn)題入手，深入分析，在平時(shí)練習(xí)中有意識(shí)的多進(jìn)行一題多解的嘗試，轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，再根據(jù)題目的特點(diǎn)總結(jié)方法、認(rèn)真比對(duì)，從而積累經(jīng)驗(yàn)，提升能力，就能夠在遇到一些較為復(fù)雜的體系問(wèn)題時(shí)，做到從容不迫，得心應(yīng)手。

二、正確的對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析

受力分析就是把特定的物體即研究對(duì)象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出來(lái)，并畫出受力示意圖的過(guò)程，它是高中物理學(xué)習(xí)的一種基本技能，是研究物理問(wèn)題的基礎(chǔ)。對(duì)它的考查，貫穿于整個(gè)高中物理，因此掌握受力分析的方法是學(xué)好高中物理的關(guān)鍵。

例2：如圖所示，將質(zhì)量m=0.1kg的圓環(huán)套在固定的水平直桿上。環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8。對(duì)環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上，與桿夾角θ=530的拉力F，使圓環(huán)以a=4.4m/s2的加速度沿桿運(yùn)動(dòng)，求F的大小。（取sin530=0.8，cos530=0.6，g=10m/s2）。

分析：以圓環(huán)為研究對(duì)象首先分析其受力，考慮到桿對(duì)圓環(huán)的作用力既有可能豎直向上也可能豎直向下，故應(yīng)該分兩種情況討論：

（1）若桿對(duì)環(huán)的作用力垂直于桿向上，則圓環(huán)受力如圖，

（2）由牛頓第二定律：豎直方向上： ——①水平方向上： ——②又： ——③，解得：F=1N

（3）若桿對(duì)環(huán)的作用力垂直于桿向下，則圓環(huán)受力如圖，

（4）同理：在豎直方向上： ——④水平方向上： ——⑤又： ，解得：F=9N，所以：力F的大小為1N或9N

點(diǎn)評(píng)：受力分析是高中物理力學(xué)板塊的基礎(chǔ)，也是學(xué)好高中物理的必備技能。對(duì)研究對(duì)象所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的正確認(rèn)識(shí)必須依靠科學(xué)的受力分析作為理論依據(jù)，不能想當(dāng)然地進(jìn)行盲目猜測(cè)，先入為主。在受力分析特別需要注意的是防止“漏力”或“添力”，方法是尋找各力的施力物體，若沒(méi)有施力物體，則該力一定不存在。特別要檢查一下分析的結(jié)果能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。有時(shí)，在難以確定物體的某些受力情況時(shí)，可先根據(jù)（或確定）物理的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再運(yùn)用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)判定。

三、分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，選擇合適的物理過(guò)程進(jìn)行研究

物理情景的分析并不是簡(jiǎn)單的從已知推出未知，重要的是分析清楚物理事實(shí)，分析清楚物理過(guò)程，如果研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析透了，一切困難也就迎刃而解。運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析就是對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的位置—時(shí)刻關(guān)系、位移—時(shí)間關(guān)系、速度—時(shí)間關(guān)系、加速度—時(shí)間關(guān)系等等問(wèn)題的把握，畫好運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖是其中很重要的一點(diǎn)，必要時(shí)也可借助于圖像分析。

一個(gè)較復(fù)雜的物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程往往是由多個(gè)簡(jiǎn)單的物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程有機(jī)組合而成的，在物理解題時(shí)，通常將復(fù)雜的物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解為多個(gè)較為簡(jiǎn)單的物理過(guò)程，尋找到各個(gè)物理過(guò)程間物理量的聯(lián)系后，對(duì)每個(gè)過(guò)程運(yùn)用相應(yīng)的物理規(guī)律逐一解決，從而各個(gè)擊破；有時(shí)也可將多個(gè)物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程按規(guī)律重新組合，使得題目變得更為簡(jiǎn)單.因此解題時(shí)要認(rèn)真分析物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程，處理好整體與局部的關(guān)系。

例3：質(zhì)量m=1.5kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F作用下，從水平面上A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行t=2.0s停在B點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間的距離x=5.0m，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)m=0.20，求恒力F多大。（g=10m/s2）

分析：物體的運(yùn)動(dòng)可以分成兩個(gè)階段：在力F作用下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和撤去力F后的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，通常象這種多過(guò)程運(yùn)動(dòng)可以考慮設(shè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的速度作為參量，通過(guò)這個(gè)速度聯(lián)系前后兩段運(yùn)動(dòng)，達(dá)到求解的目的。

解：設(shè)撤去拉力時(shí)，物體的速度為v，則撤去拉力后，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律： ，又 ，所以： ，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式： ，且撤去拉力后物體的位移： ，撤去拉力前物體的位移： =1m，由： ，得： ，根據(jù)牛頓第二定律： ，解得：

點(diǎn)評(píng)：對(duì)物理過(guò)程和情景的分析是解決物理問(wèn)題過(guò)程中很重要，也是很關(guān)鍵的一環(huán)。高中常遇到的物理情景有：?jiǎn)误w單過(guò)程、單體多過(guò)程、多體單過(guò)程、多體多過(guò)程等等。要把握好一點(diǎn)——不管再?gòu)?fù)雜的情景，一定可以劃分為多個(gè)單體單過(guò)程處理。冷靜的把運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行劃分，再通過(guò)尋找時(shí)間、位移關(guān)系，就一定能解決相關(guān)問(wèn)題。對(duì)于物理過(guò)程較復(fù)雜的問(wèn)題，分析時(shí)要善于畫出受力分析圖和運(yùn)動(dòng)路線圖，在受力圖旁邊標(biāo)明v、a方向，便于建立清晰的物理圖景，有助于找出物理量間的正確關(guān)系以及解決的方法。

四、對(duì)相應(yīng)的研究對(duì)象和研究過(guò)程正確地運(yùn)用合適的物理規(guī)律列方程求解

力學(xué)中的物理規(guī)律包括：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律。解題時(shí)需要根據(jù)題目所設(shè)定的情景或題目中所給的運(yùn)動(dòng)的條件靈活地選取相應(yīng)的解題規(guī)律。

例4：如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ=30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0=2m/s的速率運(yùn)行.現(xiàn)把一質(zhì)量為m=10kg的工件（可看為質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9s，工件被傳送到h=1.5m的高處，取g=10m/s2.