高中物理力學(xué)中的解題思路分析

倪孟賢

摘要：力學(xué)是高中物理中重要的基礎(chǔ)知識(shí)，而在歷年的高考試題中，關(guān)于力學(xué)的題目也占了很大的比重，例如關(guān)于質(zhì)點(diǎn)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量定理、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等知識(shí)的考查。解答力學(xué)題目的基本步驟是讀題、理解、分析過程、抓重點(diǎn)、構(gòu)建物理模型、運(yùn)用力學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算。本文結(jié)合近年來高中物理試題中涉及到力學(xué)部分的典型題型，對(duì)解題思路加以分析。

關(guān)鍵詞：高中物理；力學(xué)；解題思路

物理是研究生活中物理現(xiàn)象的一門自然學(xué)科，由于其研究對(duì)象較為抽象，使得學(xué)生對(duì)物理知識(shí)很難把握，在解題時(shí)也存在一定的難度。而力學(xué)問題作為物理考試中經(jīng)常涉及到的知識(shí)重點(diǎn)，學(xué)生很有必要對(duì)其解題思路加以了解，并通過這些解題思路的分析對(duì)力學(xué)知識(shí)加以鞏固，達(dá)到能夠熟練運(yùn)用的程度。

一、質(zhì)點(diǎn)問題

例1.一位跳水運(yùn)動(dòng)員10m高的跳水臺(tái)上起跳，此時(shí)該跳水員身體重心處于手到腳全長(zhǎng)的中點(diǎn)，起跳后其身體重心升高0.45m。跳水員落水時(shí)身體呈豎直狀，手先入水。從跳臺(tái)起跳到身體接觸水面所需要的時(shí)間是_____s（ 取g=10m/s2，結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。

解析： 運(yùn)動(dòng)員在跳水過程中所產(chǎn)生的力是多方向的。既有水平運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的水平力，也有上下運(yùn)動(dòng)形成的力，還有因?yàn)樽龅牟煌瑒?dòng)作產(chǎn)生的不同方向的力。而題干中需要討論的力與運(yùn)動(dòng)員所做的動(dòng)作以及水平運(yùn)動(dòng)無關(guān)，而是由豎直方向運(yùn)動(dòng)決定，因此需要抓住重點(diǎn)，從而忽略運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作這一干擾因素，把運(yùn)動(dòng)員想象成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。之后再把這個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)建成物理模型，可畫出示意圖。由所畫的圖可知，質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)運(yùn)動(dòng)員身體重心上升的高度為h，h=0.45m；從最高點(diǎn)下降到手觸到水面，下降高度為H=10.45m，接下來就將該動(dòng)作進(jìn)行分段分析。

評(píng)注：本題是以運(yùn)動(dòng)員跳水為考查背景，用以檢測(cè)考生對(duì)跳水這個(gè)過程的簡(jiǎn)化分析，而要解決該題的關(guān)鍵在于把跳水這一動(dòng)作通過抽象想象成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的豎直上拋動(dòng)作。

二、受力問題

例2.蹦床是一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員利用從蹦床獲得反彈力從而進(jìn)行一系列雜技表演的運(yùn)動(dòng)比賽項(xiàng)目?，F(xiàn)假設(shè)一名蹦床運(yùn)動(dòng)員的體重為60kg，他從離水平面3.2m高處自由落下，接觸蹦床之后利用反彈力沿豎直方向回到離水平網(wǎng)面5.Om的高處。已知該運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2s，如果把在這段時(shí)間內(nèi)蹦床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大小。（g=10m/s2）

解析：將運(yùn)動(dòng)員當(dāng)做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其質(zhì)量假設(shè)為m，當(dāng)他從高h(yuǎn)1處下落，接觸蹦床時(shí)的速度為：

①

設(shè)彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時(shí)的速度為：

②

該過程中運(yùn)動(dòng)員受到向下的重力mg和由蹦床產(chǎn)生的向上的彈力F。將豎直向上作為力的正方向，由動(dòng)量定理可得：

③

由以上①②③解得：

代入數(shù)值得

評(píng)注：本題將蹦床運(yùn)動(dòng)設(shè)定為考查情境，要求學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)化后的物理模型進(jìn)行定量分析，再結(jié)合從題目中分析出的信息，可以將運(yùn)動(dòng)員和蹦床的接觸與分離過程堪稱是一個(gè)碰撞的過程，從而通過向上、向下速度分別的分析，最終由動(dòng)量定理得出所求力的大小[1]。

三、綜合題型

例3.“蹦極”是一項(xiàng)新興的極限運(yùn)動(dòng)，將一條富有彈性的長(zhǎng)盛一段固定在具有一定高度的跳臺(tái)上，再講另一端系在運(yùn)動(dòng)員腳上。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)上起跳之后，會(huì)由于力的作用在空中上上下下，最終在空中停下。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，把運(yùn)動(dòng)員、彈性繩以及地球的引力視為一個(gè)整體系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員跳下之后，下列說法正確的有______。（忽略運(yùn)動(dòng)員起跳的初速度和水平方向的運(yùn)動(dòng)）

（l）初次下落到最低位置的時(shí)候系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)能為零，而此時(shí)彈性勢(shì)能最大。

（2）初次反彈之后運(yùn)動(dòng)員上升達(dá)到最大高度肯定會(huì)低于起跳平臺(tái)的高度。

（3）當(dāng)運(yùn)動(dòng)員停在空中時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能達(dá)到最低。

（4）起跳之后系統(tǒng)動(dòng)能達(dá)到最大值時(shí)的彈性勢(shì)能為零。

A. （1） （3）

B. （2） （3）

C. （3） （4）

D. （1） （2） （3）

解析： 第一次下落到最低處的那一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的速度為零，動(dòng)能為零，而由于是最低點(diǎn)，所以繩子因?yàn)閺椥远_(dá)到最大，故彈性勢(shì)能最大，所以選項(xiàng)（1）正確。在運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)員會(huì)受到空氣的阻力，為減少這種阻力會(huì)進(jìn)行做功，因此系統(tǒng)的機(jī)械能不斷減少，所以（2）和（3）選項(xiàng)正確。故選項(xiàng)B正確。

評(píng)注： “蹦極”運(yùn)動(dòng)集中融合了整個(gè)力學(xué)的知識(shí)，也是長(zhǎng)久以來考試的重點(diǎn)難點(diǎn)，通過對(duì)其進(jìn)行研究，能夠使學(xué)生更好地將物理知識(shí)與蹦極原理聯(lián)系起來，促進(jìn)學(xué)生的思維拓展，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

結(jié)束語：

通過對(duì)以上典型題型的解析，學(xué)生需要注意以下幾個(gè)解題要點(diǎn)：首先要注重題干的審查，分析題中所要表達(dá)的意思，確定題目中所涉及到的力學(xué)考點(diǎn)。其次是排除干擾題目中的干擾信息，出題者往往會(huì)利用巧妙且不易察覺的技巧在題干中添加一些干擾信息，對(duì)學(xué)生的思路造成干擾，因此學(xué)生在讀題時(shí)要學(xué)會(huì)抓中心、抓關(guān)鍵。再次，根據(jù)找到的信息聯(lián)系所學(xué)的力學(xué)知識(shí)，在腦海中通過回憶相似的題目來構(gòu)建解題思路，找準(zhǔn)突破點(diǎn)。最后，學(xué)生要學(xué)會(huì)構(gòu)建物理模型，通過將抽象的知識(shí)在圖像、模型、過程圖示中表示出來，從而降低解題難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉傳寬.高中物理解題的幾種常用解題技巧[J].數(shù)理化解題研究（高中版），2013，10：62.