在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析

康文曦

在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析

康文曦

（明德中學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410000）

正確地分析出物體的運(yùn)動(dòng)情況是高中學(xué)生學(xué)好物理課必須其備的、非常重要的基本能力，現(xiàn)從力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況做詳細(xì)的分析。

運(yùn)動(dòng)情況；分析方法；多段運(yùn)動(dòng)

高中物理教學(xué)中，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行正確分析，是學(xué)生的一項(xiàng)需要能力。怎樣正確判斷物體做什么運(yùn)動(dòng)?往往是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，可以從牛頓運(yùn)動(dòng)定律人手進(jìn)行分析。

1 單段運(yùn)動(dòng)的單個(gè)物體

在我們目前的高中物理學(xué)習(xí)階段，我們學(xué)習(xí)關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)有勻速直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)和一般運(yùn)動(dòng)等。在物理教材中對(duì)每種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)都有所描述。我們根據(jù)牛頓第二定律可以知道，當(dāng)物體受到合外力F作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)會(huì)有加速度產(chǎn)生，物體做的是什么運(yùn)動(dòng)由物體所做的加速度和初速度所決定。以下就對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷：

（1）當(dāng)合外力對(duì)物體作用為零時(shí)，物體將處于平衡狀態(tài)，也就是靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

（2）當(dāng)物體受合外力作用不變時(shí)，那么在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體所受合外力大小及方向都不會(huì)改變。根據(jù)物體所受合外力方向與其初速度之間夾角的大小，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，如下：

①當(dāng)夾角大小為零時(shí)，也就是說(shuō)合外力的方向和物體運(yùn)動(dòng)初速度方向一致。在這種情況下，物體將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)與勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律相符合，所以可以用勻加速直線運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)來(lái)把問(wèn)題解決；

②當(dāng)合外力與物體運(yùn)動(dòng)初速度夾角等于180°時(shí)，這時(shí)合外力的方向與初速度相反。物體在這種情況下將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榇藭r(shí)物體運(yùn)動(dòng)符合減速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，所以可以用與勻減速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)把問(wèn)題解決；

③當(dāng)合外力方向與初速度方向夾角等于90°時(shí)，也就是說(shuō)合外力方向與初速度的垂直。在這種情況下物體將做平拋類(lèi)的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)只要我們將平拋運(yùn)動(dòng)在重力作用下的加速度變換成物體在合外力作用下的加速度，再用平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，就可以把問(wèn)題解決；

④當(dāng)合外力方向與初速度方向的夾角大于90°，小于180°的時(shí)候，也就是說(shuō)合外力方向和初速度方向之間是鈍角。在這種情況下物體將做斜上拋類(lèi)的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)我們只要把斜上拋運(yùn)動(dòng)下物體受重力的加速度換成受合外力的加速度，再用斜上拋的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。也就是說(shuō)這里在解決問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用的是運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法；

⑤當(dāng)合外力方向與初速度方向的夾角大于0°，小于90°的時(shí)候，也就是說(shuō)合外力方向和初速度方向之間是銳角。在這種情況下物體將做斜下拋類(lèi)的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)我們只要把斜下拋運(yùn)動(dòng)下物體受重力的加速度換成受合外力的加速度，再用斜下拋的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。也就是說(shuō)這里在解決問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用的是運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法。

（3）當(dāng)合外力大小確定時(shí)，方向始終與速度相垂直時(shí)，在這種情況下物體將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么可以用有關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。

（4）當(dāng)合外力方向和初速度方向同處于一條直線時(shí)，那么此時(shí)物體與自身平衡位置的位移將與合外力成正比，合外力方向與位移方向是相反的。在這種情況下，物體將會(huì)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所以可以用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題。

（5）當(dāng)不確定合外力的大小和方向時(shí)，合外力與初速度的夾角關(guān)系是：

①當(dāng)合外力和初速度的夾角大于0°小于90°時(shí)，我們可以把合外力進(jìn)行分解，使其一個(gè)分力與初速度方向相同，另一個(gè)與初速度垂直。與初速度方向一致的力可以對(duì)物體運(yùn)動(dòng)速度大小進(jìn)行改變，另一個(gè)與初速度垂直的分力可以使物體運(yùn)動(dòng)方向改變，使物體偏轉(zhuǎn)于物體受垂直分力作用的方向，此時(shí)物體做的是加速曲線運(yùn)動(dòng)。

②當(dāng)合外力與初速度夾角大于90小于180°時(shí)，可以將合外力分解成一個(gè)與初速度相反，另一個(gè)與初速度垂直的力，物體運(yùn)動(dòng)速度的大小由和初速度相反的分力決定，物體運(yùn)動(dòng)方向則由與初速度垂直的分力決定，此時(shí)物體所做減速曲線運(yùn)動(dòng)。

③當(dāng)合外力與初速度的夾角為90°時(shí)，物體此時(shí)收到與初速度垂直的力的作用，這種情況下物體相當(dāng)于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所以物體所做的是圓周運(yùn)動(dòng)。

④當(dāng)物體受與其初速度垂直的分力一樣大小的力時(shí)，也就是物體有了做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，物體在種情況下可能做變速圓周運(yùn)動(dòng)。

2 單個(gè)物體和多個(gè)物體的多段運(yùn)動(dòng)

我們?cè)诟咧形锢碇谐３Ｐ枰鉀Q的是單個(gè)物體多段的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。比如說(shuō)一列火車(chē)從起點(diǎn)到終點(diǎn)中間經(jīng)過(guò)三個(gè)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)問(wèn)題。在我們面對(duì)這些問(wèn)題時(shí)在對(duì)各個(gè)單段進(jìn)行劃分時(shí)要注意整體和部分之間的關(guān)系。要注意運(yùn)動(dòng)過(guò)程之間交接處的等量關(guān)系。關(guān)于多個(gè)物體多段運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題是高中物理難點(diǎn)之一。在我們解決這些問(wèn)題時(shí)，第一件要弄清楚的事情就是每一個(gè)物體在每一段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在對(duì)其中整體和部分的關(guān)系進(jìn)行分析。注意不能遺漏多個(gè)物體位移和時(shí)間的等量關(guān)系，來(lái)通過(guò)建立方程解決問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要想對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，是我們學(xué)好高中物理重要的一部分內(nèi)容，需要我們平時(shí)多加細(xì)心和耐心去分析解決問(wèn)題，那么我們的物理成績(jī)也會(huì)得到提高。

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