高中物理動(dòng)力學(xué)解題思路與方法探究

張清兄

(甘肅省永靖中學(xué) 731600)

高中物理是很多學(xué)生高中階段的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，與初中物理相比，其知識(shí)量增大、理論性增強(qiáng)、系統(tǒng)性增強(qiáng)、綜合性增強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的物理學(xué)科全面能力提出了更高的要求.動(dòng)力學(xué)是高中物理的重要組成部分，是力學(xué)的一個(gè)分支，也是很多其他學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)，學(xué)好動(dòng)力學(xué)不僅能夠提高學(xué)生的物理成績(jī)，還能夠解決很多生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題.

1 高中學(xué)生在物理動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.1 學(xué)生能力不足，沒(méi)有掌握復(fù)雜的知識(shí)體系

高中物理與初中物理相比，知識(shí)體系更加龐大，問(wèn)題也變得更加抽象(如電磁場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn))，這要求學(xué)生不僅要有嚴(yán)密的邏輯思維能力，還要有一定的空間想象能力.然而有的學(xué)生還不具備解答復(fù)雜問(wèn)題的能力，在遇到問(wèn)題時(shí)只能看到淺顯的、題目表面所展現(xiàn)的東西，對(duì)于隱藏在題目中的信息無(wú)法發(fā)現(xiàn)，這就會(huì)導(dǎo)致在做題時(shí)條件不夠，無(wú)法進(jìn)行解題步驟.

1.2 學(xué)生考慮問(wèn)題單一，解題急于求成

很多學(xué)生在解題時(shí)，并非對(duì)題目不理解，而是過(guò)于急躁與馬虎，只讀了一遍題目，就覺(jué)得自己掌握了問(wèn)題的核心，做題時(shí)馬馬虎虎不嚴(yán)謹(jǐn)，明明是自己會(huì)解的題目，卻依然得不了高分.有的學(xué)生看不到問(wèn)題背后的考察點(diǎn)，看到題目中提到功率就只想著從功入手，而不去考慮是不是可以從能量問(wèn)題入手，忽略了知識(shí)與知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性，考慮問(wèn)題單一片面.還有的學(xué)生在解答問(wèn)題時(shí)，一味的追求速度，審題不夠仔細(xì)，只對(duì)題目一知半解就以為自己能夠得到正確結(jié)果，這種情況在多選題中表現(xiàn)的尤其明顯.這些學(xué)生做選擇題時(shí)，只考慮到了其中一種可能，看到一個(gè)正確選項(xiàng)，就覺(jué)得正與自己計(jì)算的結(jié)果一致，也不考慮其他選項(xiàng)的其他可能，便果斷的選擇一個(gè)，之后就著急去做下一道題，因而可能白白失去了一半的分?jǐn)?shù).

2 物理動(dòng)力學(xué)的解題思路與方法探究

2.1 使用分類討論，明確解題思路

分類討論法是解答力學(xué)問(wèn)題最常用的方法，學(xué)生在做題時(shí)首先要認(rèn)真讀題，將題干中的隱藏條件找出來(lái)，再根據(jù)不同的可能性將所有的情況都羅列出來(lái)，這是多選題最關(guān)鍵的一步.

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理動(dòng)力學(xué)摩擦力相關(guān)知識(shí)時(shí)，為了使學(xué)生學(xué)會(huì)分類討論，教師可以以2019全國(guó)1卷第六題為例.舉例如圖1所示，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊N.另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°.已知M始終保持靜止，則在此過(guò)程中：A.水平拉力的大小可能保持不變；B.M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加；C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加；D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加.

圖1

對(duì)M進(jìn)行受力分析，M全程靜止，設(shè)斜面夾角為α，M在斜面方向上受力平衡，即mgsinα、T、摩擦力f三個(gè)力相平衡.已經(jīng)得出T持續(xù)增大，此時(shí)就有三種可能的情況需討論：1.T一直比mgsinα小，則f與T方向一致，且越來(lái)越小.2.T一直比mgsinα大，則f的方向與T相反，且越來(lái)越大.3.隨著T的增大，T從比mgsinα小變成比mgsinα大，f的方向由斜向上變?yōu)樾毕蛳?，且先變小再變?由于沒(méi)有相關(guān)系數(shù)的具體大小，三種情況都有可能出現(xiàn)，因此都要考慮進(jìn)去.所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確.分類討論是十分重要的解答思路，力學(xué)的題目變化多端，要學(xué)會(huì)舉一反三，靈活運(yùn)用.

2.2 巧用極限法，提高解題效率

極限法是物理動(dòng)力學(xué)中常用的一種答題技巧，多用來(lái)解答選擇題，一般學(xué)生利用無(wú)窮大或無(wú)窮小作為大或者小的極限，可以化繁為簡(jiǎn)，很快的得到問(wèn)題的答案，提高解題的效率.

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理動(dòng)力學(xué)質(zhì)量與速度相關(guān)知識(shí)時(shí)，教師就可以教學(xué)生用極限法解答類似的問(wèn)題.光滑的水平面上放著兩塊長(zhǎng)度相同的木板，質(zhì)量分別是M1和M2，在木板的左端分別放了兩個(gè)相同的物塊，從靜止開(kāi)始，分別在水平力F1、F2的作用下開(kāi)始向右滑動(dòng)(兩個(gè)物體間的μ相等)，當(dāng)物塊滑到木板右端時(shí)，M1和M2的速度分別為V1、V2，則( ).

A.若F1=F2，M1>M2，則V1>V2

B.若F1=F2，M1V2

C.若F1>F2；M1=M2，則V1>V2

D.若F1V2

對(duì)于不需要詳細(xì)解答過(guò)程的選擇題，教師可以教學(xué)生們用極限法來(lái)解答類似的問(wèn)題.如當(dāng)M1>M2時(shí)，使M1無(wú)窮大，當(dāng)物塊移動(dòng)時(shí)，M1將獲得非常小的加速度，從左端到右端的速度增加量也會(huì)非常小，最終獲得的速度V1自然也非常小，因此A選項(xiàng)錯(cuò)誤，同理，B選項(xiàng)正確.由于兩個(gè)物體間的μ相等，M1=M2，木板加速的時(shí)間越長(zhǎng)獲得的速度越大.木板加速的時(shí)間由物塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間決定，假設(shè)F1無(wú)窮大，M1上的物塊瞬間移動(dòng)到右端，M1加速的時(shí)間極短，速度的增加量極小，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤，同理，D選項(xiàng)正確.

2.3 使用目標(biāo)轉(zhuǎn)化法，理順做題邏輯

在解答動(dòng)力學(xué)題目的過(guò)程中，有時(shí)無(wú)法一下找到與所求結(jié)果相關(guān)的量的數(shù)值，需要從所求的結(jié)果往前推.先確定目標(biāo)，找到含目標(biāo)的方程式，找出方程式中的未知量作為新目標(biāo)，再針對(duì)新目標(biāo)寫出方程式，一步一步將所求的目標(biāo)與已知的條件聯(lián)系起來(lái)，這種方法就是目標(biāo)轉(zhuǎn)化法.

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理功能關(guān)系與曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，教師可以教學(xué)生利用目標(biāo)轉(zhuǎn)化法解答相關(guān)問(wèn)題.abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長(zhǎng)度為2R；bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點(diǎn).一質(zhì)量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點(diǎn)處從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng).重力加速度大小為g.小球從a點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)，機(jī)械能的增量為多少？

2.4 巧用輔助圖形，解決動(dòng)態(tài)平衡

矢量既有大小，又有方向，且運(yùn)算時(shí)滿足平行四邊形法則，在動(dòng)態(tài)平衡的解題過(guò)程中，如果可以有效的運(yùn)用矢量圓做輔助模型就可以很好的化繁為簡(jiǎn)，解決力的變化問(wèn)題.

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理動(dòng)力學(xué)中共點(diǎn)力平衡的問(wèn)題時(shí)，教師就可以教給學(xué)生以矢量圓為輔助模型，解決三力平衡的問(wèn)題.舉例如圖2(a)所示，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N，初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α.現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變.則在OM由豎直被拉到水平的過(guò)程中：A.MN上的張力逐漸增大.B.MN上的張力先增大后減小.C.OM上的張力逐漸增大.D.OM上的張力先增大后減小.

圖2

類似的三力平衡題目都可以用矢量圓(如圖2(b)-(f))進(jìn)行解答，學(xué)生熟悉了之后甚至不用畫圖就可直接得到結(jié)果，大大提高了答題速度.

總而言之，高中物理動(dòng)力學(xué)是高中物理的重難點(diǎn)所在，各個(gè)單元之間的內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，聯(lián)系密切，題目也是變化多端.教師要善于總結(jié)，將合適的方法教給學(xué)生，使學(xué)生在解題過(guò)程中能夠更加得心應(yīng)手，提高答題效率，節(jié)省答題時(shí)間.分類討論法、極限法、目標(biāo)轉(zhuǎn)化法、輔助圖形法都是動(dòng)力學(xué)解題過(guò)程中常用的方法，學(xué)生要認(rèn)真學(xué)習(xí)，舉一反三，學(xué)會(huì)在不同的題目中運(yùn)用不同的方法，或者學(xué)會(huì)用同樣的方法解決類似的問(wèn)題.學(xué)生要先將基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)牢固，在掌握了公式定義及其原理之后，才能夠更好的將答題技巧運(yùn)用到解題過(guò)程中，最適合自己的方法就是最好的解題方式.