解決力學(xué)問題的思路

周 霽

（湖北省潛江中學(xué) 湖北潛江 433100）

解決力學(xué)問題的思路

周 霽

（湖北省潛江中學(xué) 湖北潛江 433100）

一、力學(xué)規(guī)律的方框圖

由方框圖可看出，從力與運動出發(fā)可導(dǎo)出力的平衡、動量和能量，這說明力與運動是串起力的平衡、動量和能量的主線。

二、解決力學(xué)問題的步驟

確定對象，分析對象的受力情況，分析其運動情況，據(jù)理論依據(jù)寫方程，求解得到結(jié)論。

三、作為理論依據(jù)的力學(xué)規(guī)律

1.力的平衡所遵循的規(guī)律

（1）力的合成或分解：用平行四邊形（或三角形）定則解三力共點平衡問題。

（2）正交分解法：使更多的力在坐標(biāo)軸上， 理論上能解決所有共點力的平衡問題。

2.力與運動所遵循的規(guī)律

用牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律求解。

3.動量所遵循的規(guī)律

（1）動量定理

力的總沖量可通過合力的沖量和各個力的沖量之和這兩種方式來反映。

（2）動量守恒定律

4.能量所遵循的規(guī)律

（1）能量關(guān)系

①能量守恒

②機(jī)械能守恒

（2）功能關(guān)系

①動能定理

力給物體做的總功可通過合力做的功和各個力做功之和這兩種方式來反映

②重力做功與重力勢能關(guān)系WG=-ΔEP

③系統(tǒng)克服摩擦力做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

④系統(tǒng)克服安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能等

例：（2014天津卷）如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA=4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計，可視為質(zhì)點的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB=2kg，現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F=10N，A運動一段時間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運動，碰撞后經(jīng)時間t=0.6s，二者的速度達(dá)到vt=2m/s。求：

（1）A開始運動加速度a的大??；

（2）A、B碰撞后瞬間的共同速度fv的大?。?/p>

（3）A的上表面長度l。

解析：（1）以小車A為研究對象，由牛頓第二定律有

代入數(shù)據(jù)解得

（2）對A、B碰撞后共同運動的過程，由動量定理得

（3）設(shè)A、B發(fā)生碰撞前，A的速度為υA，對A、B發(fā)生碰撞的過程，由動量守恒定律有

A從開始運動到與B發(fā)生碰撞前，由動能定理有

討論（1）通過另一思路求（3）

（2）求全過程中，恒力F所做功的表達(dá)式

（僅由mA、mB、vA、v、vt表示）

解：（1）只要把解析中（3）⑥寫成：

A從開始運動到與B發(fā)生碰撞前，由速度與位移的關(guān)系公式有

A與B碰后，對AB組成的系統(tǒng)據(jù)動能定理

由???也可得到⑩

隱含著用到力的平衡的有第一個⑥、 ?

用到力與運動的有①第二個⑥

用到能量的有第一個⑥、⑧⑨??

用到動量的有③⑤

四、小結(jié)

注：力學(xué)規(guī)律作為理論依據(jù)

高中物理問題很大的程度上是力學(xué)問題，而解決力學(xué)問題的思路除步驟外，還有力的平衡、力與運動、動量和能量這四種途徑，這四種途徑宛如解決力學(xué)問題的四把鑰匙，力的平衡、力與運動是基礎(chǔ)，動量、能量是拓展和升發(fā)。