巧用拆解法解決高中物理問題

黨文博

(甘肅省通渭縣第一中學 743300)

高中物理問題本身比較復雜，許多問題涉及到時間和空間上的不同運動的組合，筆者在實際的教學中發現，如果能巧用拆解法首先將復雜的運動組合拆解開來，然后把每一段拆解后的分運動研究清楚，最后再將各段分運動之間的聯系找到，那么題目將會迎刃而解.

一、物理概念各個要素的拆解

高中物理中許多概念都不僅僅擁有一種要素，有些概念甚至擁有三種或四種要素，要將這些概念理解透徹必須把每一種要素都要明確，那么在實際解決問題時可以把擁有的要素先拆解開來，先分析一種要素的影響，再分析另一種要素的影響，對各個要素的逐一破解會使學生感到問題的解決更有條理，也不會顧此失彼.

參考案例：利用牛頓第二定律解決勻變速直線運動問題時既要考慮加速度的大小又要考慮加速度的方向，那么我們就可以用拆解法，先考慮加速度的大小為產生加速度方向的合力的大小除以所研究對象的質量，再考慮加速度的方向，如果加速度的方向與研究對象的運動速度方向相同，那么原來的運動學公式不變，如果加速度的方向與研究對象的運動速度方向相反，那么需將原來的運動學公式中加速度前面的加號變成減號，通過上面的方法進行拆解處理后，學生明顯感到復雜程度降低，運用牛頓第二定律解決具體問題時更加得心應手.

總結：對物理概念各個要素的拆解在解決實際問題中的運用是非常廣泛的，巧用拆解法后總能對物理概念的理解更加透徹.當然這樣的案例還有好多，再比如動量定理的應用過程中也可以運用拆解的思想，動量定理的內容是物體動量的增量等于它所受合外力的沖量，我們對于物體所受合外力的沖量拆解為各個分力的沖量的矢量和，首先計算研究過程中各個分力沖量的大小，其大小等于各個分力的大小與作用時間的乘積，然后考慮各個分力沖量的方向，如果該分力與規定的正方向同向，那么該分力的沖量取正值，如果該分力與規定的正方向反向，那么該分力的沖量取負值，然后把這些值求和就是各個分力的沖量的矢量和，通過拆解學生運用動量定理解決問題的效率明顯提高.在解決實際問題中我們要有意識的對物理概念的各個要素進行拆解，巧用拆解法將每個物理概念進行全方位的理解.

二、計算過程的拆解

高中物理題目的求解過程往往會涉及數學的計算，計算過程中拆解法的運用也是非常廣泛，例如長度的拆解、角度的拆解、圖形的拆解等等，有時對于條件不確定的問題我們還需要在分析問題的過程中將條件滿足的數據按照不同的運動拆解成不同的范圍去討論，拆解法是解決計算問題的重要方法之一.

參考案例：一個木塊原來靜止在一塊木板上，木板放在地面上，假設木塊和木板的質量分別為m1和m2，木塊與木板之間的動摩擦因數是μ1，木板與地面的動摩擦因數是μ2，那么當木板受到水平向左的外力F時，木板與木塊將會如何運動？

對于這個題目的處理，我們應該首先按照力的大小變化范圍，將運動情況進行拆解成三類，①當F≤μ2(m1+m2)g時木板與木塊將保持靜止，分析時可以把木板和木塊看成是一個整體，水平方向外力F等于整體與地面間的靜摩擦力；②當μ2(m1+m2)gμ2(m1+m2)g時整體與地面間的摩擦力將由靜摩擦力變成滑動摩擦力，此時整體就要開始運動，由于外力作用在木板上，木板應該是動力來源的問題，此時我們有必要將木板和木塊拆分開來進行受力分析，先分析動力來源的物體，也就是先分析木板，木板相對于木塊有相對向左的運動趨勢，那么此時木板就受到木塊對它向右的摩擦力f，然后根據作用力與反作用力，木塊受到木板對它向左的反作用力f′，其中f′=m1a，當加速度較小時，f′<μ1m1g，此時該摩擦力是靜摩擦力，木塊不會相對于木板滑動.當整體加速度增大時，靜摩擦力也會隨著增大，當f′=μ1m1g時，靜摩擦力將會變成滑動摩擦力，此時是滑塊在滑板上保持相對靜止的最后時刻，此時對木塊水平方向由牛頓第二定律μ1m1g=m1am，對整體水平方向由牛頓第二定律F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)am,可得F=(μ1+μ2)(m1+m2)g；③當F>(μ1+μ2)(m1+m2)g時，木板和木塊發生了相對滑動，其中木塊的加速度一直為am，木板的加速度將大于am.在這個題目中我們按照運動情況將力的變化范圍拆解成了三類，然后分類去處理便能很好的解決問題.

總結：物理問題的最后解決離不開數學的計算，將計算過程進行拆解，是我們數學計算時常用到的方法.我們可以舉出很多拆解法應用的案例，再比如解決帶電粒子在磁場中僅受洛倫磁力做勻速圓周運動問題時，要計算運動的時間就需求解圓弧所對應的回旋角，如果已知弦切角那么回旋角等于弦切角的兩倍，較大的回旋角還需拆解成已知角加上一些特殊角，在這里的特殊角包括90°,180°等等.

三、時間段的拆解

物體在運動過程中，在不同的時間將會處在不同的位置、不同的情景中，導致運動狀態也會不同.我們可以按照運動的先后次序按照時間段將運動拆解開來，然后分段按照各自的運動規律列出方程，重點關注連接處的運動信息，因為該位置不僅是前一段運動的末位置而且是后一段運動的初位置，同時滿足前后兩段運動的特征，具有承上啟下的重要作用.

參考案例：高空墜物極易對行人造成傷害.若一個50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的撞擊時間約為2ms，則該雞蛋對地面產生的沖擊力約為多少？

這個題目是2018年高考物理全國Ⅱ卷的第15題，對于這個題目的處理，應該按照時間將運動分成兩段，其中第一段過程是雞蛋的自由落體運動，計算出雞蛋落地前一瞬間的速度，第二段過程是雞蛋碰到地面后與地面相互作用的過程，以雞蛋為研究對象運用動量定理列方程，就可以算出地面對雞蛋的平均沖擊力，根據牛頓第三定律其大小也是雞蛋對地面產生的沖擊力.

總結：在解決物理問題時按照時間段將運動進行拆解是一種非常常見的方法，從命題人的角度看題目，運動過程的組合越多，對知識考查的廣度和深度都會增強，從解題人的角度看題目，就應該先按照時間段將運動過程進行拆解，分過程列式，并尋找已知條件和求解量之間的聯系.

四、空間的拆解

空間的拆解也是解決高中物理時常用到的方法，物體在運動時如果同時參與兩個方向的分運動，那么我們研究復雜的合運動時，先研究分方向的運動，再矢量合成.有些物理量的結果由某些方向的分量決定，同時又會與某些方向的分量無關，這時我們也要有意識的進行相關物理量空間的拆解.

參考案例：我們研究平拋運動時就用到了空間的拆解，將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，那么要求解平拋過程中某點的速度或位移時，先求解兩個分方向的速度或位移，再利用平行四邊形定則進行矢量求和.

總結：空間的拆解最典型的例子是曲線運動，我們經常用到“化曲為直”的思想，將復雜的曲線運動正交分解為兩個分方向的直線運動，這是一種將復雜問題簡單化的一種非常重要的思想，再比如求解某個力做功時，若力與位移方向有夾角，我們就可以把位移向力的方向和垂直于力的方向去分解，然后將功的大小直接用力和力的方向位移的乘積去計算.空間的拆解是解決物理問題的一種非常重要的方法，充分體現了一種將不知道的運動拆解成以前研究過的運動，將復雜問題拆解成容易問題的一種思想.

教師是學生學習的引路人，當學生解決物理問題常常存在困難時，教師就要好好想想辦法，不僅教會學生知識，也要教會學生解題的方法，筆者在實際的教學中發現巧用拆解法對解決物理問題可以取得非常好的效果，希望這種方法能給其他物理教師在教學中帶來有益的啟發，對學生解決物理問題帶來幫助.