高中物理力學中的幾種實用的簡捷解題方法

亓志昊

【摘 要】高中物理中，力學知識貫徹了整個學習內容，那么對力學的應用就成了學習中的重中之重，把力學知識高效率的應用到解題的過程，就直接反應了我們對知識的掌握程度和對學術的理解程度。

【關鍵詞】物理力學；實用簡捷；解題方法

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）02-0256-02

在高中物理學習中，力學知識一直是學習的重點基礎，也是最難的點。大多數同學在學習過程中，都能熟練掌握有關力學知識的基本理論內容，但是在實際解題的應用中，整體感覺還是很吃力。針對這個現象，我們應該把解題過程中思維能力的提升，解題過程中使用便捷的方法作為學習的重點，用來提高學生學習物理的興趣，提高物理的學習效率。

一、運動學中的全過程法

勻變速直線運動過程中，加速度的大小、運動的方向是不變因素，但是往返運動是一個普遍存在的現象，就這個一個情況來說，大多數同學會把往返運動中，因為方向的不同，看做兩個運動情況來進行分析，雖然這樣想的思路是正確的，但在解題過程中，把問題就會復雜化，解題就會很繁瑣，也就會花費太長的時間在這么一道題上。如果能夠很好的運用全過程解題法進行解答，那么解題的效率就會得到很大的提升，也就節省了更多的時間去做更多的題目。

例題：在不計空氣阻力的情況下，在距離地面15m高處，以初速度V0=10m/S豎直上拋一小球，計算小球落地時間，以及落地時速度和方向。（g=10m/S 2）

分析：將小球向上拋擲和自由落體運動分為小球的兩個運動方向，這兩個運動所用的時間是小球的運動時間的總和，這樣解題就很繁瑣的，如果按全過程法來分析考慮，就會使問題變得簡單化。具體思路為，將小球的運動過程看做一個整體，向上運動為正方向，此時的加速度應當為a=-g，小球的總位移距離為h=-15m，有勻變速運動公式可得：

-15=10t-1/2gt 2

t=3S.

Vt=V0-gt=10-10×3=-20m/S

小結：全過程法應用的前提條件就是加速度大小是不變的，方向是恒定的，且存在往返的運動。正方向的統一是重點，正方向的統一是作為方程中取矢量值的根據，一般大家對速度與加速度的正負取值都比較容易發現，但是對于位移的正負取值就很容易忽視，因此要求學生對位移方向的取值一定要注意。

二、參考系的重要性

一般對于機械運動研究中，都會尋找合適的參照物進行分析問題，這是對于物理來說，最基本的問題了。靈活熟練的運用參考系，這會給解決很多物理問題提供最便捷的方法，更是提高了解題的效率，節省很多時間。

例題：一初速為V0=10m/S的子彈打進原來靜止的木塊后進深為5cm而未出，設打擊過程子彈受阻力恒定，子彈和木塊質量分別為m和 M且 m∶M=1：99，求二者對地加速度 a1和 a2。

分析：在子彈沒有碰到木塊，木塊沒有移動的情況下，以地面為參照物計算起來就增加了題目的復雜程度，選擇木塊作為參考系并將正方向定為向右水平移動的方向。由于子彈初速度與末速度最終會達到共速，所以子彈初速為 V0而末速為 0，則：

0-（V0-0） 2=2△a·△S

0-（10-0） 2=-2△a·0.05

得△a=10 3（m/S 2）

a1∶a2=M∶m

又∵△a=a1+a2=a1+（m/M）a1=（100/99）a1

∴a1=990（m/S2）a2=10（m/S 2）

小結：在運動學量中，當需要解決的是相對的某一物體的量，而不是相對地面的物理量時，最好不要選擇地面為參照物，不然計算起來是很復雜的，只要不選擇地面為參考系那么解題就很簡單和明了了[1]。在實際解題過程中，同一道題是可以選擇不同的參考系進行計算的，只要在計算中，保證a、v和s的取值是在同一個參考系，在相對運動中，不同的兩個物體相對地面運動學量的方向不一致，因此方向統一的規定對于防止矢量值預算錯誤的概率是很重要的。

三、在力學中對于隔離法、整體法的應用

在物理問題的實際解答中，在相對運動過程中普遍會出現兩個或者多個物體來組成比較復雜的系統。在分析和解答這樣的問題時，對研究對象的確定是很關鍵的。在解答過程，逐個分離出來進行解答就是我們常說的隔離法，把整個系統看做一個整理來解答就是我們說的整體法。

隔離法和整體法在解答中都是有優缺點的。隔離法的優點就是能把系統中每個物體所處的運動狀態以及狀態的變化和物體之間的相互關系分析的清清楚楚。還可以把每個物體在系統中所受的相互力轉化成物體所受的外力，就能用牛頓第二定律進行解答。缺點就是把問題復雜化，增加了問題的牽涉因素，解題過程會變的很繁瑣[2]。整體法的優點就是只要分析出整個系統和外界的關系就可以了，避免了解決系統中所有物體之間相互作用，更簡單，更明了的表現出物理量間的關系，缺點就是不能更好的了解到系統內部的相互關系。

例題：將一質量m2=10kg的木楔靜止放在粗糙的水平面，其運動摩擦因數 μ=0.02，在楔斜面的傾斜角度為 θ=30°，質量 m1=1.0kg的木塊從靜止狀態開始沿著斜面下滑，在其滑行路程 S=1.4m時，其速度為 V=1.4m/S，此過程中楔沒有發生移動，求地面對楔的摩擦力的方向和大小。重力加速度取10m/S 2。

分析：本來可以用隔離法，但是由于用隔離法分析多，求解的過程復雜，本題中雖然二者的加速度不一樣，但是用整體法依然可以，此時牛頓第二定律應為：

F合=m1a1+m2a2

由V2-V02=2aS得到木塊m下滑時的加速度為a=0.7m/S 2

此時，把木塊m1和木楔m2作為一個整體看待，所受的地面支撐力和重力均為豎直方向。水平方向的受力只有摩擦力，力的大小為Ff，木楔的加速度為零，將物體加速度沿水平方向和豎直方向進行分解，對整體在水平方向上運用牛頓第二定律，可得：

Ff=m1×a1+m2×0=macosθ

Ff=0.61N

由于Ff與m1×a1方向一致，因此木楔應受到向左的水平摩擦力。

小結：這兩種方法普遍的應用在受力分析、動量定律、和機械能的問題上。

結束語

通過例題我們不難看出，對研究對象的選擇是很重要的。在高中物理中，解題的簡便方法有很多種，重要我們善于總結，通過積累，那么物理水平就會很快速的增長。

參考文獻

[1]龔競秋.淺議高中物理力學解題中整體法的運用[J].新課程（中學），2013（9）：183-183.