淺談高中物理力學常見解題方法和應用

王 驥

（南京市第九中學 江蘇南京 210000）

引言

高中物理是高中課程的關鍵部分，力學知識是高中物理課程的難點部分，高中生要想取得理想的學習效果，離不開對解題方法的應用和解題能力的培養(yǎng)。因此探討高中物理力學問題常見的解題方法及其應用，對高中生學好物理具有十分重要的意義和實際價值。

一、高中物理常見解題方法和應用

筆者結合實際學習經驗，對常見的高中物理力學集體方法進行了總結，下文將結合例題進行具體闡述。[1]

1.整體法和隔離法

在解題時我們常會遇到幾個物體一起處于平衡或者運動狀態(tài)，并且相互之間還會存在內力，如果單個分析將會顯得十分的麻煩。這個時候就需要我們運用整體法，將這些物體看成一個整體，只研究這個“整體”所受的外力，忽略整體內部的“內力”。有時我們也會遇到題目中給了很多物體，但是問題只問了其中一個物體的運動或者受力狀況，這時候我們就需要使用隔離法，單獨地把這個物體拿出來進行研究，通過題目中的一直條件分析單個物理的受力情況。整體法和隔離法在理論上是相對的，但是兩者在一定條件下可以相互轉化。在解決問題時，這兩種方法不能對立，可以靈活運用。需要注意的是，整體方法和隔離法靈活交替的運用，不僅可以使分析和回答問題的思路和步驟更為簡單，而且對于培養(yǎng)宏觀和微觀的洞察力也十分重要。[2]

例1.如圖所示，斜面得傾斜角θ=37°，質量m=1 kg的物塊放在斜面上，斜面的質量M=2kg，已知斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.2且地面光滑。現(xiàn)對斜面體施加一水平推力F，求如果要使物快m相對斜面靜止，F(xiàn)應為多大？[3]

解題：首先利用整體法分析斜面和物塊的整體，M和m具有相同的加速度；然后使用隔離法對m分析，當m有斜向上的最大靜摩擦力時，F(xiàn)有最小值，當m有斜向下的最大靜摩擦力時，F(xiàn)有最大值，從而得出F的范圍。

分析斜面和物塊的整體，根據(jù)牛頓第二定律有：F=(M+m)a，分析物塊，如果摩擦力斜向上，水平方向上有FNsinθ-Ffcosθ=ma，豎直方向上有：FNcosθ+Ffsinθ=ma，當摩擦力達到做大靜摩擦力時有：Ff=μFN，聯(lián)立方程，解得：

分析物塊，如果摩擦力斜向下，水平方向有FNsinθ+Ffcosθ=ma ，豎直方向上有FN cosθ-Ffsin θ=mg，當摩擦力達到最大靜摩擦力時，F(xiàn)f=μFN，聯(lián)立方程解得：

因此14.3N≤F≤33.5N。

2.等效法

在題目中我們常會遇到多個力共同作用在同一個物體或物體系統(tǒng)，但是如果對作用力進行逐個分析便會使解題過程變得十分復雜。如果出現(xiàn)這種情況，我們需要使用矢量合成規(guī)則合成其中的幾個力，將物體受到的多個恒力轉化為一個力，將更復雜的模型轉化為更簡單的物理模型，減少分析的工作量，降低解決問題的難度，更有利于正確回答問題。

例2.光滑斜面得長度為a，寬度為b，傾斜角為θ，一個物塊沿斜面的左上方頂點P水平射入，然后從右下方的頂點Q離開此斜面，則物體在斜面上的運動加速度為___；入射的初速度為___。

解題：利用等效法，可將小球的運動分解為水平方向的運動和沿斜面向下方向的魚洞，小球在水平方向做勻速直線運動，而在沿斜面向下方向則做勻加速直線運動，可以根據(jù)牛頓第二定律求得加速度，運用運動學相關公式求出入射時的初速度.

在沿斜面向下方向上，根據(jù)牛頓第二定律得：

3.圖像法

物理圖像可以直觀地表達物理規(guī)律和描述物理過程并可以清晰地表示各個物理量之間的關系。因此，圖像法也是一種常用的解題方法。有時一個簡單的圖像可以包含大量的信息。應用圖像法，我們不僅可以直接讀取需要的物理量，還可以用來驗證一定的物理規(guī)律，確定一定的物理量，分析或解決一些復雜的物理過程。

例3.質量為m的物體被放置在水平面上，物體在受到向右的水平拉力F作用下運動，設加速度的水平向右為正方向，如圖（a）所示，通過實驗測得物體的加速度a和拉力F間的關系如圖（b）所示，則物體的質量m=_____；物體和水平面間動摩擦因數(shù)μ=____。

解答：物體在水平方向上受到拉力F和摩擦力f的作用，則根據(jù)牛頓第二定律可知：故可知斜率為質量的倒數(shù)，進一步可知縱軸上的截距大小為gμ。根據(jù)圖象可讀得：縱軸上的截距大小是斜率為15，物體質量m=5kg.

二、高中物理力學解題思路歸納

力學主要研究作用力與物體運動變化的關系，解決力學問題一般步驟是：首先確定研究對象，進行運動和受力分析；運用常見的問題求解方法對物理過程進行分析，并劃分出具體的力和運動狀態(tài)；利用相應的公式定理求解不同的狀態(tài)問題，列出方程；找出關鍵問題，挖掘隱含條件，列出輔助方程，求解方程。做好受力分析，掌握動作過程，掌握常用的解題方法，熟練運用相關公式是解決問題得常見步驟。

結語

作為高中物理學習的難點，力學在高中物理學習中起著重要作用。要提高高中物理力學解決問題的能力，首先要培養(yǎng)對問題的認識，學會運用各種問題解決方法，探究問題的隱含條件，準確判斷對象的受力狀態(tài)和運動過程，然后使用相關的定理法來解決問題。