中職物理運動力學中的幾個“一分為二”學習法

彭進宇

(廣西工業(yè)技師學院,廣西南寧 530031)

物理公式定理定律多，綜合性強，一環(huán)緊扣一環(huán)，有時借助幾個公式才能解出一道題。就拿物理學中的運動力學來說吧，這部分內(nèi)容是中職物理學中的重要組成部分，是學好整個中職物理學的基礎和前提。在教學大綱和個別學校單招考試內(nèi)容中占有極大的比例，能夠熟練準確分析并順利解題，這基本上決定了你最終的結果。前面學不好，會嚴重打擊你的學習積極性，影響著你對后面內(nèi)容學習的興趣和動力。所以學好前面的知識至關重要，但是如何才能更有效地學好運動力學也是大家普遍比較關心的問題。經(jīng)過我多年的總結歸納，我認為“一分為二”的學習方法是比較容易掌握且比較實用的方法，適合我們中職學生的學情。掌握這些方法，可以幫助我們在成功解題的道路上縮短了時間，贏得了勝利。

一、分析運動類型中的一分為二

從運動力學這個詞面分析，我們就明白了想要學好這個板塊的物理，肯定離不開受力分析和運動分析。我們單講運動類型分析這一方面看，同學們會覺得運動類型五花八門，什么勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、勻速圓周運動以及帶電粒子在電場中的運動和運動電荷在勻強磁場中的運動等，公式繁多讓人眼花繚亂，根本無法入手。其實不然，如果大家在平時的學習過程當中能夠仔細分析，并不難發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律。根據(jù)運動軌跡我們完全可以把以上提到的這些運動歸納為兩大類，即直線運動和曲線運動。

第一種是合力方向和初速度方向在同一條直線上的運動就是直線運動，而要求我們掌握的直線運動又分為勻速直線運動和勻變速直線運動兩種。勻速直線運動在初中已經(jīng)學習過，勻變速直線運動又分為勻加速直線運動和勻減速直線運動兩種，加速度方向和初速度方向相同為勻加速直線運動；加速度方向和初速度方向相反為勻減速直線運動。我們只要按照題目給出的已知條件分析，然后套用概念就可以判斷出是直線運動中的勻速直線運動和勻變速直線運動中的哪一種運動了。接著根據(jù)這些運動類型的特點和公式找準切入點就可以解題了。

第二種是合力方向和初速度方向不在同一條直線上的運動就是曲線運動，而曲線運動又分為平拋運動和圓周運動。根據(jù)平拋運動的受力情況和運動情況，把它分為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動，這樣又可以用前面的勻速直線運動和勻變速直線運動知識去解決這兩個方向的運動問題了。對于圓周運動，可分為一般生活中的圓周運動和宇宙航行的圓周運動，區(qū)別在于什么力提供向心力。對于生活中的圓周運動，先對研究對象進行受力分析，求出指向圓心的合力即為向心力，運用牛頓第二定律進行解題；對于宇宙天體的圓周運動，主要根據(jù)萬有引力提供向心力，結合牛頓第二定律即可求解。這樣根據(jù)題目運動類型特點一層一層抽絲剝繭，結合各種運動的特點及其公式，不易混淆。有時候有些同學解曲線運動的題目，用直線運動的公式解題，這是沒有分清運動類型胡亂套用公式的結果。所以如果我們先分清楚屬于哪種運動類型，那么解題就成功了一半。

二、連結體受力分析中的一分為二

說完運動類型分析，接著談談受力分析。受力分析是運動力學中的一大難點，如果是單個研究對象相對來說還可以輕松一些，但是如果遇到兩個或者兩個以上的研究對象在一起時，同學們就比較難掌握了。所以正確完成受力分析是能夠順利解題的前提條件，連接體的受力分析更是令中職生頭疼不已。

對于連結體的受力分析，初學者往往一看題目，發(fā)現(xiàn)那么多受力研究對象，就不懂如何入手了，解題的意愿就會減半，甚至有些同學會選擇放棄，這樣就很可惜了，同時也是高考物理低分的原因之一。如果我們能夠合理運用整體法和隔離法，問題就變得容易多了。但是什么時候用整體法，什么時候用隔離法呢？我們還是要采取“一分為二”的原則，第一，如果在分析兩個或兩個以上的研究對象組成的系統(tǒng)整體受力情況或分析外力對系統(tǒng)整體的受力情況時，宜用整體法，若還要借助內(nèi)力解題，則還要先運用隔離法然后再用整體法；第二，如果在分析系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間或一個物體內(nèi)部各部分之間的相互作用力時，往往采取隔離法，當系統(tǒng)各物體運動情況相同時，有時候還要先用整體法再用隔離法。也就是說，整體法和隔離法不是獨立的，是先整體后隔離，還是先隔離后整體，要取決于題目給出的條件和所求的問題。

對于一些復雜問題，通常需要多次選取研究對象，這時候要整體法和隔離法交替使用，這需要大家平時多練習，不斷積累解題經(jīng)驗，就是所謂的“熟能生巧”。

三、正交分解法中的一分為二

在受力分析的過程中，求合力或者分力，當兩個或兩個以上的力不在同一直線上時，往往借助正交分解法去解決問題?？墒钱斠巡辉谧鴺溯S上的力分解時，就有數(shù)學功底稍差的同學犯愁，往往對于運用三角函數(shù)的正弦、余弦還是正切不知所措，把正交分解法解題與三角形法則解題搞混了。其實正交分解法是把不在坐標軸上的力F分解到x軸和y軸兩個方向上，只有兩種情況。那就是找出不在坐標軸上的力F與坐標軸的夾角α，不在坐標軸的力F作為斜邊，用這個力和分解到x軸和y軸的兩個分力構成了直角三角形，利用直角三角形的三角函數(shù)知識，我們就知道分解出來的兩個分力要么是夾角α的對邊，要么是夾角α的鄰邊，所以這個力F的兩個分力要么是Fsinα，要么是Fcosα兩種情形，是不可能會出現(xiàn)正切這個三角函數(shù)的。正交分解完畢后，我們再用“一分為二”的方法，分別對x軸和y軸求合力，運用二力平衡或者牛頓第二定律就可以順利解題了。

四、利用平衡與不平衡解題中的一分為二

受力分析是物理學中求解問題的關鍵一環(huán)，當我們受力分析完成以后，就要著手展開解題，這個時候仍然有部分同學不知道如何入手。其實只要我們平時懂得總結，就不難發(fā)現(xiàn)，在x軸和y軸兩個方向上的力，一是“一分為二的”，不外就是平衡與不平衡兩種情況。如果題目給出的條件是平衡的，則有x軸正反兩個方向的力相等或x軸的合力為零，y軸正反兩個方向的力相等或y軸的合力為零，分別建立兩個等式利用數(shù)學知識就可以解決問題了。如果題目給出的條件是不平衡有加速度的，就要看清楚是哪個軸不平衡？則要在這條軸線上運用牛頓第二定律F合=ma去解決問題。如果是兩條軸都不平衡，就要分別對x軸和y軸這兩個方向運用牛頓第二定律F合=ma，問題就可以得到解決。在教學中，開始的時候很多同學都很迷茫，不知道如何開展解題過程。經(jīng)過點撥，同學們都覺得物理簡單多了，屢試不爽。

五、求加速度中的一分為二

加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁和紐帶，其重要性不言而喻。在解題過程中，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，很多題目都會要求同學們求加速度?？墒乔蠹铀俣鹊墓揭膊簧侔?，用哪個公式合適？同學們這個時候又要費一番腦汁了。如果我們平時經(jīng)常歸納總結，就會發(fā)現(xiàn)中職物理求加速度也是分為兩個方向，第一個方向是運用勻變速直線運動的三個關系式來求，另一個方向是運用牛頓第二定律來求。只要我們在解題時分清楚求解方向，根據(jù)已知條件判斷該走哪條路，根據(jù)不同方向用不同的公式，自然而然就可以得到我們想要的結果了。例如，題目涉及力和質(zhì)量，則要考慮運用牛頓第二定律解題；如果題目涉及了速度、位移和時間，則要運用勻變速直線運動的三個關系式求解了。只是對于求圓周運動的加速度，有同學不會變通，套用勻變速直線運動的關系式求，這是錯誤的。因為直線運動和曲線運動是不同的兩種運動類型，是不能混為一談的。圓周運動是曲線運動，運動狀態(tài)改變，也是運用牛頓第二定律求解向心加速度的。我們先進行受力分析，找出指向圓心的合力，然后同樣運用F合=ma這個公式，問題就可以得到解決。

六、牛頓第二定律解題類型中的一分為二

牛頓第二定律是力學中的核心內(nèi)容和考試的熱點，它貫穿著整個運動力學，后面的許多知識都與牛頓第二定律有關，許多題型都離不開牛頓第二定律，雖然看起來五花八門，但是萬變不離其宗，中職物理利用牛頓第二定律解題一般就兩種類型。第一種是已知物體的受力情況求它的運動情況，即要求初速度v0、瞬時速度v、時間t或位移x等，這些物理量涉及的式子一般與加速度a有著密切的關系。所以我們先通過牛頓第二定律F合=ma求出加速度a，再運用運動學的公式即可求出要求解的問題了。另一種類型就是已知物體的運動情況求它的受力情況，即要求彈力F彈、摩擦力Ff、彈簧的彈性系數(shù)k或動摩擦因數(shù)μ或者物體的質(zhì)量m等與力有關的物理量。在勻變速直線運動中，這些量一般是結合牛頓第二定律求解的，所以我們先從已知運動的情況入手，運用運動學的三個基本關系式求出加速度a，再結合牛頓第二定律F合=ma就能把問題處理了。這兩種題型其實就是倒過來出現(xiàn)，就是讓你判斷先從那邊入手解題，求出加速度a這個關鍵因素，再運用所學公式完成解題。

七、求力做功中的一分為二

求某個力做功是運動力學的必修課題，不管是初中還是高中都是重點內(nèi)容，做功的兩個必要因素就是力和物體在力的方向通過的位移，所以它是對同學們掌握受力分析和運動分析情況的檢驗。如何求出一個力做了多少功，就成為同學們要研究的課題。初學者老是想著用W=FS這個式子。例如，若足球運動員將質(zhì)量為0.5 kg的足球踢出，使足球獲得20 m/s的速度，在水平地面上運動了40 m而停止，已知踢球時運動員對球的平均作用力為100N，求人對球所做的功是多少？很多同學很自然會用W=FS=100×40=4 000 J。如果這樣計算就錯了，因為40 m的位移并不是在100N的力作用下完成的。所以要求一個力做功，也要用“一分為二”的觀點，一種是知道了做功的兩個必要因素即力和物體在力的方向通過的位移，這個力是恒力，就可套用W=FS這個式子解決。另一種是做功的兩個必要因素并不清楚，或者這個力不是恒力的，那我們就不能用定義式解題了，而要利用動能定理求解。像剛才那道題，就要用到動能定理求解。由此可見，對于正確選擇解題的方法是很重要的。

八、求力的功率中的一分為二

物理學是自然科學和現(xiàn)代工程技術的重要基礎，是系統(tǒng)性和綜合性非常強的學科，要具備一定的思維能力、理解能力、運算能力和綜合分析能力。尤其是運動力學更是學好物理的基石，運用“一分為二”的方法給學習者提供有利的幫助，但是要學好它絕不是一件容易的事情，教師、教材和學生三個因素缺一不可。這些因素相互依存、相互聯(lián)系且相互作用。教師作為主體，要主動展開教學研究，把教學和研究有機結合起來，不斷改進教學方法，研究教材內(nèi)容特點，讓學生根據(jù)所學知識學會總結，學會創(chuàng)新。