高中物理中動態(tài)平衡問題解題方法

吳榮誠

摘要：動態(tài)平衡問題在高中物理課程中是重要的一課，也是每個高中生必須掌握的考試知識點。本文通過對高中物理動態(tài)平衡的問題進(jìn)行了簡單的分析后，介紹了動態(tài)平衡問題的兩種解題方法：圖解法和解析法，通過這兩種方法加快動態(tài)平衡問題的解題速度，提高效率。

關(guān)鍵詞：動態(tài)平衡；解析法；圖解法

學(xué)生在處理動態(tài)平衡的問題中常常會出現(xiàn)誤區(qū)，不能熟練掌握動態(tài)平衡的解題方法。動態(tài)平衡問題是高中物理課程中的一個難點，更是歷屆高考物理的熱點問題。因此深入了解動態(tài)平衡問題解題方法，不僅能夠幫助同學(xué)熟練掌握動態(tài)平衡問題，更能夠在高考的時候，面對動態(tài)平衡問題可以活學(xué)活用。

一、高中物理動態(tài)平衡問題介紹

想要快速熟練地掌握動態(tài)平衡的解題方法，首先要了解什么是動態(tài)平衡。動態(tài)平衡實際上是指通過對物體某些物理量的控制，使物體進(jìn)行運動，而運動過程中，物體始終保持著平衡狀態(tài)，分析物體在運動過程中的平衡問題，即為動態(tài)平衡問題。動態(tài)平衡問題一直是高考的熱門考點，各學(xué)校的物理老師也會在備考前夕，幫助同學(xué)復(fù)習(xí)理解動態(tài)平衡問題的解題方法，以江蘇高考物理題為例，物體動態(tài)平衡問題中的臨界值、極值、終極這個問題，一直都在高考的考察范圍內(nèi)。考驗考生是否能夠通過分析題中提供的對應(yīng)信息，判斷各種物理量在物體運動過程中的變化量和關(guān)系，最后建立對應(yīng)的關(guān)系式，解出答案。歷年來江蘇省高考的物理考題，選擇題中必有關(guān)于動態(tài)平衡的問題，要求學(xué)生對動態(tài)平衡問題熟練掌握，在高考卷中的比例也逐年增加，不僅要理解，更要熟練掌握動態(tài)平衡的解題方法，得出正確答案。動態(tài)平衡的解題方法有很多種，比如三角形圖解法、相似三角形法、作輔助圓法、解析法等，文中講所有解題方法總歸為圖解法和解析法兩大類。

二、高中物理動態(tài)平衡問題的具體解題方法

1、解析法。解析法是解決高中物理動態(tài)平衡問題常用的解題手段。具體運用步驟為將分析對象的受力方向和受力大小通過受力圖表示出來，進(jìn)而分析對象的運動狀態(tài)，通常是指分析對象受到拉力或者壓力，根據(jù)分析對象位置的變化，用三角函數(shù)將各個方向的力表示出來，主要是將力與某一夾角的關(guān)系表示出來，從而根據(jù)表達(dá)式分析各個方向力大小隨著夾角角度改變而發(fā)生的變化。例如，當(dāng)一個與繩子相連的足球固定在墻上的O點，給足球一個向外的拉力時，連著足球的繩就會與墻面成一定角度，將足球被拉至的位置設(shè)為A點，所以這時足球受到的力為向外的拉力、延繩的拉力和重力。將繩與墻面的角度設(shè)為角a，這時就可以明確的畫出足球A點的受力方向，并根據(jù)各受力方向與a角的位置關(guān)系，運用三角函數(shù)，將各個力的大小與角度的關(guān)系用公式表示出來。根據(jù)各個力對應(yīng)的公式，可以明顯的判斷出，角度變化時，力的大小隨之變化情況。例如，根據(jù)A點受到繩子向上的拉力可以表示為F=sinaFA，從上式可以看出，在45度的范圍內(nèi)，隨著角度的增加，拉力隨之增加，當(dāng)角度大于45度時，隨著角度的增加，拉力隨之減小。從以上分析可以看出，解析法在物理動態(tài)問題的解決中起到一定的作用[1]。以江蘇省高考為例，動態(tài)平衡問題一直是江蘇省物理考試內(nèi)容的重點，關(guān)于力的分析也是教學(xué)大綱中明確表示每位參考生必須掌握的重點。而解析法能準(zhǔn)確的進(jìn)行力的分析，總的來說，解析法是高中學(xué)生學(xué)好物理學(xué)科必須掌握的方法。

2、圖解法。上述我們進(jìn)行了解析法的討論，解析法具有解題準(zhǔn)確的優(yōu)點，但是由于受力對象的受力情況有時會比較復(fù)雜，如果運用解析法進(jìn)行求解，便會加大解題的難度。圖解法作為高中物理動態(tài)平衡問題解決的又一重要方法，可以有效彌補解析法存在的弊端，直觀簡便的將受力對象的受力情況分析出來。該方法的具體步驟為，首先畫出分析對象的受力圖，根據(jù)力的方向和大小作出矢量三角形或者平行四邊形，當(dāng)某一各力發(fā)生變化時，四邊形或者三角形的邊長根據(jù)力的變化相應(yīng)發(fā)生改變，這時就可以根據(jù)圖形邊長的改變，直觀的分析出其他力的變化情況[2-3]。當(dāng)物體在受到三個不同力作用時保持動態(tài)平衡，其中一個力大小方向不變、一個只是方向不變、一個大小方向同時發(fā)生變化。如果題目只要求研究力的大小變化時，可以優(yōu)先考慮將三個力作成矢量三角形，根據(jù)物體動態(tài)平衡原理，此時三個力可以組成一個封閉的矢量三角形，而矢量三個邊就代表三個力的大小和方向。在解決受力物體在同一狀況下受到不同方向力作用時，比較哪種受力較小等問題有很大的實用性。

三、結(jié)語

通過對動態(tài)平衡問題的全面解析，將詳細(xì)的解題方法進(jìn)行介紹，解析法和圖形法都對動態(tài)平衡問題做出了全面的解析，無論是利用圖形還是通過條件分析，都能夠快速熟練地解出答案。在遇到難以解析的物理問題時，應(yīng)該多分析，多總結(jié)，才能在物理學(xué)習(xí)過程中取得更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玉梅.中學(xué)物理物體動態(tài)平衡問題的常用解法[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2011（06）：12-13.

[2] 李新紀(jì).分析高中物理電場及靜力問題解題的思路與方法[J].通訊世界，2017（04）：248-249.

[3] 吳春曜.應(yīng)用彈簧彈性勢能0位線的方法解題（高中物理此類問題新解法的探討）[J].遼寧師院學(xué)報（自然科學(xué)版），1980（02）：67-71+38.endprint