淺析高中物理力學(xué)的簡捷解題方法

秦梓峻

摘要：物理是高中階段重要的學(xué)習(xí)科目，力學(xué)則是高中物理學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，力學(xué)知識及其體現(xiàn)出的一些概念和思想，不僅在解決力學(xué)問題時有著重要的應(yīng)用，在電磁學(xué)、熱學(xué)等問題中也有一定應(yīng)用。加強(qiáng)物理力學(xué)的學(xué)習(xí)，對于鞏固我們的物理知識基礎(chǔ)掌握，提高我們的物理問題分析能力和思維能力，有著重要的積極作用。但由于力學(xué)問題涉及的公式、概念眾多，知識點(diǎn)較為抽象，在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，客觀存在著一定的理解和學(xué)習(xí)難度。筆者即從自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)入手，結(jié)合自身的一點(diǎn)學(xué)習(xí)思考，就幾種使用的解題方法和技巧，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供廣大同學(xué)借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：高中；物理；力學(xué)；解題方法；研究

物理是一門研究物質(zhì)世界中最普遍的相互作用、最基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及最一般的運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科，其在高中階段的學(xué)習(xí)中占據(jù)重要的地位。力學(xué)知識是高中物理重要的基礎(chǔ)知識點(diǎn)，其在力學(xué)以及電磁學(xué)、熱學(xué)等問題中，有著重要的應(yīng)用，加強(qiáng)力學(xué)知識學(xué)習(xí)，可有效鞏固我們的物理基礎(chǔ)知識掌握，提高我們的問題分析能力和物理應(yīng)用能力。但在高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)過程中，尤其是應(yīng)用力學(xué)知識解決實(shí)際問題的階段，受力學(xué)知識抽象性、復(fù)雜性影響，如不能很好地掌握一定的基礎(chǔ)和技巧，很難保障解題的效率和準(zhǔn)確度，較容易打擊我們的學(xué)習(xí)信心和積極性。筆者在物理力學(xué)學(xué)習(xí)過程中，也曾和許多同學(xué)一樣遭遇挫折，但在掌握一定的解題技巧后，解題效率和準(zhǔn)確性有了明顯的提升，學(xué)習(xí)興趣和信心也愈發(fā)濃郁。本文即圍繞筆者的一些學(xué)習(xí)體會，就幾種實(shí)用的物理解題方法技巧，進(jìn)行了分析和探討，具體內(nèi)容如下：

一、應(yīng)用全過程法解決復(fù)雜運(yùn)動問題

運(yùn)動問題是力學(xué)學(xué)習(xí)過程中，較為常見的習(xí)題類型，其問題表現(xiàn)較為豐富多樣，就均變速直線運(yùn)動來說，時常可以遇到加速度大小、方向恒定，但運(yùn)動表現(xiàn)出往復(fù)性特性的問題，如先勻減速至速度為0的狀態(tài)，再反方向勻加速做直線運(yùn)動的情況。針對此類問題，我們通常習(xí)慣根據(jù)問題描述，將整個運(yùn)動分為兩個部分進(jìn)行分析，即“勻減速運(yùn)動”和“勻加速運(yùn)動”兩個部分，隨著這樣的處理看似合理，并且也可以得到相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，但在實(shí)際計(jì)算操作過程中我們不難發(fā)現(xiàn)，兩段法的分析過程更加復(fù)雜，方程個數(shù)眾多，計(jì)算量大且復(fù)雜容易出錯。如此時選用全過程法分析和解決問題，就可以有效簡化解題過程，提高解題效率和準(zhǔn)確度。

例一，在地面上15.0m處，以10m/s的初速度豎直向上拋出一個小球，在不考慮空氣阻力的情況下，求小球的實(shí)際落地時間以及小球落地速度。（g=10m/s2）

例一就是一道典型的復(fù)雜運(yùn)動問題，小球整個的運(yùn)動軌跡可以分為兩個部分。第一階段，小球在初速度V0的作用下，豎直向上做均減速運(yùn)動，直至速度為0的狀態(tài)；第二階段，小球從速度為0的狀態(tài)，在重力的作用下，以10m/s2的加速度做均加速運(yùn)動，直至小球抵達(dá)地面。如分別針對這兩段運(yùn)動軌跡，建立力學(xué)關(guān)系計(jì)算小球的上升距離和落地時間，需要復(fù)雜的計(jì)算。而使用全過程法就可以較為快捷地完成分析和計(jì)算，具體操作如下：

解：將豎直向上方向作為正方向，則小球加速度a=-g，結(jié)合勻變速運(yùn)動公式可得，

全過程法的應(yīng)用前提是物體在勻變速直線運(yùn)動過程中，加速度大小、方向始終保持恒定，且運(yùn)動軌跡具有往復(fù)性特征。此時在規(guī)定正方向之后，就可以聯(lián)系相關(guān)運(yùn)動公式，構(gòu)建相關(guān)已知條件的運(yùn)動學(xué)關(guān)系式，求的問題的最終結(jié)果。

二、應(yīng)用整體法和隔離法解決力學(xué)問題

受力分析是解決力學(xué)問題的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，只有系統(tǒng)、明確的力學(xué)分析，才能獲得準(zhǔn)確的解題條件和思路，從而根據(jù)一定的方向完成物理力學(xué)問題的解答。但在解決實(shí)際力學(xué)問題的時候，我們經(jīng)常會遇到兩個之間存在相互作用，或系統(tǒng)內(nèi)存在兩個以上物體的相對復(fù)雜的情況，影響我們的合理分析和判斷。針對此類問題，就需要我們合理使用整體法和隔離法，簡化系統(tǒng)的受力分析主體，突出問題主要矛盾，從而簡化問題解題難度，提高問題解題效率和準(zhǔn)確度。

隔離法具體是指根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各個物體所處的實(shí)際狀態(tài)、狀態(tài)變化、以及相互間的作用關(guān)系，將物體在系統(tǒng)內(nèi)受到的復(fù)雜的向內(nèi)的力轉(zhuǎn)化相對簡單的物體受到的外力，從而應(yīng)用牛頓第二定律等公式進(jìn)行解題的方法。雖然隔離法可以明確復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)各物體間的力學(xué)關(guān)系，但涉及的因素和問題依然較為繁雜，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需額外注意力學(xué)的細(xì)節(jié)分析和確定，以確保解題的正確率。

整體法是將復(fù)雜系統(tǒng)中幾個物體看作為“一個整體”的處理方式，從而簡化“一個整體”內(nèi)物體間復(fù)雜的相互關(guān)系，從整體角度進(jìn)行受力分析，以降低問題解題難度，提高問題解題效率和準(zhǔn)確度。

例二，現(xiàn)有甲、乙兩個帶電小球，其質(zhì)量相同記為m，所帶電量分別為q和-q，兩帶電小球間使用絕緣細(xì)線連接，其中甲球處于上方由絕緣細(xì)線固定在天花板上，甲、乙小球所處空間存在方向向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，平衡狀態(tài)下細(xì)線均處于拉緊狀態(tài)，則甲乙保持平衡時，其位置可能是下圖中的（）

例二中涉及的物體間的相互作用較為復(fù)雜，想判斷甲、乙兩個小球在平衡狀態(tài)下的位置關(guān)系，需要同時使用隔離法和整體進(jìn)行分析才能得到。首先，如僅使用隔離法法進(jìn)行分析，則僅能排除D選項(xiàng)；其次，應(yīng)用整體法將甲、乙兩個小球看作是一個整體，則該物體受到的外力僅有重力2mg、水平向左的電場力qE和水平向右的電場力qE，以及天花板連接細(xì)線的拉力。根據(jù)題意，電場力大小相等、方向相反，因此繩1段的方向應(yīng)該保持豎直，故而選A選項(xiàng)為正確答案。

結(jié)語：

綜上所述，我們在解決物理力學(xué)問題時，應(yīng)根據(jù)問題特征，選擇合適的解題方法和技巧，以降低問題解題難度，快速掌握正確的解題思路，從而提高問題解題效率和準(zhǔn)確度。

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