功與能量視角下高中物理解題探究

劉杰

【摘 要】 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，兩者之間聯(lián)系緊密.從功與能量視角解答高中物理習(xí)題往往可獲得事半功倍的效果.為提高學(xué)生運(yùn)用功與能量解答物理習(xí)題的意識(shí)，促進(jìn)其解題能力的進(jìn)一步提升，應(yīng)做好高中物理經(jīng)典題型的匯總，探究功與能量解題的相關(guān)思路，給學(xué)生帶來良好的啟發(fā).本文對(duì)高中物理相關(guān)習(xí)題進(jìn)行簡(jiǎn)單匯總，并結(jié)合不同的題型展示從功與能量角度解答的相關(guān)過程，以供參考.

【關(guān)鍵詞】 功與能量;高中物理;解題探究

1 彈簧問題的解答

彈簧是高中物理習(xí)題中較為常見的對(duì)象，根據(jù)不同的形變表現(xiàn)為彈力和拉力.同時(shí)，彈簧是儲(chǔ)能的重要裝置.教學(xué)中注重給學(xué)生提供彈簧裝置，要求學(xué)生體會(huì)彈簧的形變特點(diǎn)，更好地把握彈簧的性質(zhì).同時(shí)指引學(xué)生把握解題的相關(guān)細(xì)節(jié)，使其認(rèn)識(shí)到解答彈簧相關(guān)的問題時(shí)應(yīng)做好物體受力分析，把握物體受力平衡點(diǎn)以及受力的突變點(diǎn)，注重從功與能量的視角，以整體為研究對(duì)象，構(gòu)建物理方程求解相關(guān)參數(shù).

例題 如圖1所示，用力F壓縮一和彈簧接觸的物體（彈簧和物體未連接），彈簧的勁度系數(shù)為k，物體的質(zhì)量為為m.彈簧的另一端固定在墻壁上.彈簧被壓縮x0時(shí)物體靜止.撤去F后，彈簧向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為4x0，物體可水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g（? ）

A.F撤去后，物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做勻減速運(yùn)動(dòng)

B.F撤去后物體剛運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為kx0/m-μg

C.物體做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2x0μg

D.物體向左運(yùn)動(dòng)的速度最大的過程中克服摩擦力做的功為μmg（x0-μmg/k）

解答過程 撤去F后，隨著彈簧的伸長(zhǎng)彈力逐漸減小其物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)摩擦力和彈力相等時(shí)加速度為零.繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng).當(dāng)脫離彈簧后做勻減速運(yùn)動(dòng).F撤去后物體剛運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可知kx0-μmg=ma，a=kx0/m-μg.物體離開彈簧向左運(yùn)動(dòng)的位移為3x0，則12a1t2=3x0，μmg=ma1，聯(lián)立得到：t=6x0μg.物體向左運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)，加速度為零，此時(shí)kx1=μmg，則摩擦力做功Wf=fs=μmg（x0-x1）=μmg（x0-μmg/k）.綜上選擇BD.