學好高中力學之方法

【摘 要】高中力學主要包括質點的運動、力的基本概念、牛頓運動定律、能量與動量、量子力學等方面的知識，力學是高中物理學的基礎，通常也是學生認為最難學的部分。談到解決力學問題，一個重要前提就是學會正確地對研究對象進行受力分析，而正確理解力的概念是能夠進行受力分析的基礎，不論是對力的概念的正確理解，還是對物體進行受力分析，都是對學生理解能力、推理能力、分析綜合能力等諸項能力進行考核的出題點，特別是當前把考核學生的能力放在首位，更注重這部分知識的掌握，及能力的培養和提高。關于物體平衡的內容，不像質點、位移、速度等是一些獨立的概念，而是涉及力的概念，受力分析，力的分解與合成列方程并解之等多方面物理知識能力的綜合性問題。物體的平衡狀態是物體運動最基本的形式，它所受的合外力為零，其速度為零。解物體的平衡問題，同樣要先進行正確的受力分析，這就要求對重力、彈力、摩擦力的產生，和方向大小等認識清楚。

【關鍵詞】如何；學好；高中力學

高中力學主要包括質點的運動、力的基本概念、牛頓運動定律、能量與動量、量子力學等方面的知識，力學是高中物理學的基礎，通常也是學生認為最難學的部分。質點的運動的知識都是基本概念、基本規律，一般較少有綜合的題目，也少有單純考核知識的題目，而是通過對這些基本知識的應用，主要以選擇、填空的形式著重考核學生的理解能力和推理能力。因此在學習這部分內容時，應著重于概念，規律形成過程的理解和掌握，弄清物理實質。如有關質點的概念，“一個有質量的點就是質點”這話很簡單，但卻包含了如何建立理想化模型，去除次要因素，抓住本質去研究問題的科學方法，盡管不會考什么叫質點，但這種研究問題的方法卻始終貫穿在物理學中.因此學習質點的概念，不是去記定義，而是要理解、領會物理實質，學會物理學的學科研究方法。一粒米是不是質點？地球是不是質點？跳水運動員何時看成質點？在這些判斷中，體會質點的含義，體味物理學的真諦。

談到解決力學問題，一個重要前提就是學會正確地對研究對象進行受力分析，而正確理解力的概念是能夠進行受力分析的基礎，不論是對力的概念的正確理解，還是對物體進行受力分析，都是對學生理解能力、推理能力、分析綜合能力等諸項能力進行考核的出題點，特別是當前把考核學生的能力放在首位，更注重這部分知識的掌握，及能力的培養和提高。常見的三種力（重力、彈力、摩擦力）中，較難的是摩擦力的分析，滑動摩擦力的大小可由f=uN求出，不少學生對正壓力N存在一些誤解，應列舉在平面上滑動的物體，沿斜面滑動的物體，沿豎直墻下滑的物體，沿豎直圓軌道內側作圓周運動的物體等，分析這些物體受的正壓力，認真體會正壓力與物體所處在的狀態有關，同時也具備了許多生動的實例，則受力分析解決問題的能力自然會提高。

靜摩擦力的分析較滑動摩擦力更難，其原因是，靜摩擦力的大小在一定數值范圍內變化，其方向與相對運動趨勢的方向相反。而相對運動的趨勢必然通過物體所受其他外力作用的狀況或物體的運動狀態來判定，因此，分析靜摩擦力，從物體的運動狀態和牛頓定律來進行，更為容易掌握些，也就是從物體的受力情況，去分析其運動，或是從物體的運動情況，分析其受力，這是動力學的基本思路，也是對“力是改變物體運動狀態的原因”這句話的進一步理解。通過一些具體實例的分析，練習，建立起正確的力的概念，是熟練地進行受力分析的保證。

通常，物體的狀態可分為平衡狀態和變速運動的狀態，平衡狀態指靜止或勻速直線運動狀態，此時物體所受合外力一定為零。列根據力的平衡條件列方程。也可先假設，然后經推理。看是否與假設相符，從而判斷假設的正確與否。牛頓運動定律是力學的基本規律，是力學的核心內容，在整個高中物理中占有重要地位，也是歷年高考物理試題的熱點，也是反復考核的內容。所以必須熟練地應用牛頓定律解決物理問題。運用牛頓定律解題要注意以下幾個問題：

①正確選取研究對象和受力分析。②選取適當的坐標系，可使建立方程和求解更為方便。由于加速度與合外力的方向一致，通常選取與加速度一致的方向建立一坐標軸，沿與加速度垂直的方向建立另一坐標軸，求摩擦力時，沿接觸面的切向建立一坐標軸是很方便的，此時坐標軸的方向不一定與加速度方向一致。可見，根據題目的具體情況建立坐標系，會使解的過程簡便。③注意合外力與加速度的瞬時關系，本章連接體問題是重點之一，特別要注意物體的所受的合外力既不是恒力，又不規律的情況，就要分析加速度與合外力的瞬時對應關系，按時間的先后順序，逐次分析物體的受力情況和合外力所產生的加速度，以及引起物體運動性質，運動狀態的改變。如：物體所受的合外力方向不變，且與物體的初速度方向一致，但力的大小在不同的時間間隔內卻不同。而在同一時間間隔內力的大小又相同，那么物體整體上是做非勻變速直線運動，但在某一個時間間隔內又做勻變速直線運動。再比如，如果力的大小，方向都隨時間變化，一般說來在某一段時間內力又是恒量，即力是時間的分段函數，則物體的運動就比較復雜了，即使是研究單一物體的運動，也要求學生對相關的定律、概念、過程有正確的理解和認識，才能正確求解。另外還要注意從實際生活、科技、生產等背景中抽象出物理模型，利用學過的知識求解。

關于物體平衡的內容，不像質點、位移、速度等是一些獨立的概念，而是涉及力的概念，受力分析，力的分解與合成列方程并解之等多方面物理知識能力的綜合性問題。物體的平衡狀態是物體運動最基本的形式，它所受的合外力為零，其速度為零。解物體的平衡問題，同樣要先進行正確的受力分析，這就要求對重力、彈力、摩擦力的產生，和方向大小等認識清楚。如彈力的方向總是垂直于接觸面。只有多做這樣的題，才能提高分析的正確性和熟練性。其次要對力的運算很熟，利用平行四邊形法則進行力的合成，分解，用正交分解法進行計算，搞清力的三角形和幾何三角形的相切關系。只有從做題中多多體會領悟，才能運用自如。再如，研究對象的選取，有時選整體法很容易分析，若分別隔離正交分解列方程就很麻煩，但有時又必須隔離出一或兩個物體分別討論（如在討論兩物體間相互作用力的問題時）。

反之，從物體的平衡狀態進行受力分析，也是常用到的方法。這樣常常可以求出未知力，尤其在很多涉及靜摩擦力的問題中，這里常用的方法。

能量與動量、牛頓定律是力學的核心，而動量定理和動能定理都是由牛頓定律導出的，但并不能因此些把動量，能量的觀點解題放在從屬地位。牛頓定律的研究對象是單個質點，而有些問題是以相互作用的幾個物體組成的系統為研究對象，它們之間有相對位移，運動情況較復雜，且有時并不需要了解系統中每一個質點的運動情況，而是要知道某些整體的運動特性，這時應用動量定理，動能定理，動量守恒等知識來處理問題就很方便。而且在牛頓定律不適用的場合，守恒定律仍然有效。這樣原來僅作為牛頓定律輔助工具的動量定理，動能定理和守恒定律，就成為比牛頓定律更為基本的規律了。由于守恒定律與作用力的具體情況，與物體運動的瞬時狀態無關，只是與物體運動的初、末狀態相聯系，所以一些看上去復雜的運動，借助于能量動量的守恒反而更容易解。