高中物理解題思路例談

梁沖

摘要：物理是高中階段的一門重要學科，解題能力的高低直接影響學生運用物理知識解決實際問題的水平.其實，高中物理各類型題目的解答是有規(guī)律可循的，只要學生掌握了正確的解題方法和思路，就很容易獲得正確答案.本文試圖對高中物理解題思路進行了一些探索，以備一線教育工作者交流分享之用.

關鍵詞：高中物理；解題思路；例題

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）33-0072-03

一直以來，高中物理學科以學習難度高、知識點抽象、邏輯思維強等特點，被許多學生視為較難“啃”的科目，從一定程度上減弱了學生的學習興趣及學習效果.正因為高中物理學科具有很強的邏輯性，只要學生正確把握知識的邏輯特點，

就很容易打開物理習題的密碼鎖，從而輕松暢游神秘的物理世界.那么，如何開展高中物理解題教學，是教師需要研究的關鍵問題.

1 路程位移類題目的解題思路

路程及位移類知識，是人教版高中物理教材中的基礎知識，但是涉及該類知識的題目卻是學生失分較多的部分.究其原因，是學生尚未科學把握路程位移類練習題的解題思路，還不能對路程位移問題進行邏輯層面上的全面分析.全面考量是解答路程位移類練習題的關鍵所在.

例1M為一長方體鐵塊，其高為c，寬為b，長為a.有一質點O從點A運動到和點A軸對稱的點B（圖1）.求：

（1）質點O運動的最短路程為多少？

（2）質點O發(fā)生的位移為多少？

解題思路解答該類題目，需要運用到初中數(shù)學的一些知識，也就是“兩點之間，線段最短”.教師只要引導學生明確了這一關鍵點，就很容易找到解題思路.針對計算從點A到點B之間最短距離，需要教師引導學生把長方體木塊看成一個平面，然后將點A和點B直接連接，從而找到最短線段.在這種情況下，質點O的運動軌跡也就從抽象的空間問題變成了平面問題.學生在計算質點O運動的最短路程時，不可想當然，否則可能會出現(xiàn)兩個結果.具體來講，假如把寬度b和長度a疊加，將其看成一條邊，而把c看成另一條邊，則質點O運動的最短位移為c2+（a+b）2;假如把高度c和寬度b疊加，將其看成一條邊，則質點O運動的最短位移為a2+（b+c）2.由于題目中的a、b、c均為字母，因此c2+（a+b）2和a2+（b+c）2的大小就難以判斷，那么題目所求的最短路程就需要學生列出兩個可能的答案，并明確標出選擇最小的那個.在實際教學中有關質點O的位移，一些學生會產生疑惑，覺得其就是質點O運動的最短路程，這其實是一種錯誤的感覺[1].質點O的位移指的是質點O自起點至終點的距離，等同于在點A和點B之間修建一座橋梁，橋梁的高度即為質點O的位移.由此看來，質點O的最短位移的計算可表示為：a2+b2+c2.

2 加速度類題目的解題思路

雖然加速度這一知識點在牛頓定律范疇內，但是與加速度有關的題型種類繁多，因此需要對該類題目的解題思路做單獨的闡述.針對加速度類型的題目，教師需要引導學生把握運動距離、運動時間、加速度、初始速度等要素，接著結合題目的詳細條件作對應變換即可.在實際教學中，我們不難發(fā)現(xiàn)，加速度類題型和現(xiàn)實生活關系密切，所以存在一些可挖掘的隱含條件，教師應指導學生將隱含條件摘取出來，以服務題目的解答.

例2司機駕車順著一條新修的筆直馬路駕駛，從發(fā)動汽車開始，就一直以勻加速進行運動.在第5秒的時候，汽車共運動了9米遠，現(xiàn)在汽車處于形勢的第7秒末.請問：①汽車此刻的速度為多少？②汽車在最初的5秒時間段中，平均車速為多少？

解題思路該題目與加速度有關，但聯(lián)系實際生活，我們會發(fā)現(xiàn)題目中隱藏了一些條件.由于計算速度需要了解時間、加速度和初始速度，但是題目只給出了距離和時間，貌似題目有兩個未知條件，也就是加速度和初始速度，仔細推敲會發(fā)現(xiàn)題目中隱含的初始速度是“0”，可以作為已知條件[2].在教學中，教師可引導學生仔細閱讀題目材料，“從發(fā)動汽車開始”這一細節(jié)，就說明騎車的初始速度是“0”.當學生了解這一隱含條件之后，就可進入計算環(huán)節(jié).如果車輛的加速度是a，那么車輛在第4秒末的即時速度是4a，第5秒末的即時速度是5a，那么騎車行駛的距離是（5a+4a）/2=9，所以計算出a=2.車輛在第7秒末，行駛速度是14 m/s；第5秒末車輛的行駛速度是10 m/s，所以車輛的速度平均是（10+0）/2=5.也就是說車輛前5秒的速度平均是5 m/s.

2 牛頓第二定律相關題目的解題思路

在高中物理教材中，牛頓運動定律是非常基礎且重要的內容，雖然難度不大，但是拓展而來的題型和知識卻十分復雜.對于牛頓第二定律的有關內容，教師應引導學生掌握“力的分解”規(guī)律，在此基礎上再指導學生解答該類題目，會大大降低解題難度.換句話說，教師在設計牛頓運動定律相關題目的時候，應將題目的解答分成兩個環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)為“力的分解”，第二個環(huán)節(jié)是“解答物體在力的作用下的運動變化”.

例2一木塊的質量為m，其沿一斜面做勻速下滑運動，已知斜面和地面的夾角是30度，且斜面的長度是53.斜面保持長度不變，但是把斜面和地面的夾角調節(jié)成60度（圖2）.計算：木塊自斜面最高處下滑到地面需要用多少時間.

解題思路解答該題目時需要對質量為m的木塊做力的分解，把木塊所受到的重力分解為與斜面平行且向下的力，以及與斜面垂直的力.當斜面的傾斜度為30度的時候，木塊做勻速下滑運動，這說明木塊沿斜面向下的受力情況和木塊受到的摩擦力正好相等，處于受力平衡狀態(tài).因此，可構建等式“sin30°mg=cos30°mg”，可推出f=3/3.當前斜面的傾斜度調整為60度，木塊所受到的傾角向下的力較之前變大，所受到的與斜面垂直的力較之前變小，這就使木塊受到的作用力使其加速運動.因為斜面的長度為已知條件，學生只需計算出木塊所具有的加速度，就可算出木塊沿著斜面從最高點下滑到地面所需要的時間.sin60°mg-cos60°mg×f=ma，解出a=10

3/3.在此基礎上，依照加速度距離公式可計算出at2/2=53，計算得出t=3.也就是木塊自斜面最高點下滑至地酸需要花費1.73 s.

3 平拋運動類題目的解題思路

平拋運動類知識可劃分成兩部分：①拋體的運動距離或運動速度；②拋體所發(fā)生的動能轉化.①的解題思路是借助高度這一條件對拋體的空中運動時長進行計算，然后借助時間和水平速度的乘積對其水平運動路程進行計算；②的解題思路是機械能、勢能和動能的動態(tài)平衡.

例3雜技演員進行摩托車特技表演，其起步速度是10 m/s，順著一條斜曲面快速沖到離地面高達3.2 m的高空，然后在此位置水平飛出.已知摩托車在沖向高臺的過程中，一直以額定功率1.8 kW行駛，消耗時間為0.65 s.摩托車和雜技演員的重量共計180 kg，在計算中對所收到的阻力因素可忽略不計（圖3）.請問：

（1）雜技演員駕車沖到3.2 m高空時的速度是多少？

（2）雜技演員在高空水平飛出后，至到達地面的過程中飛出的距離是多少？

解題思路題目中明確告知可對阻力因素忽略不計，那么各種能量之間相互轉變問題就變得十分純粹和直接.另一方面，題目材料中直接提供了摩托車所具有的額定功率，因此教師可引導學生利用動能定理的計算公式，對摩托車沖到3.2 m高空時所具有的速度進行計算，也就是雜技演員和摩托車的動能和重力勢能、紙盒與摩托車所消耗的總能正好相等.根據(jù)條件，可列出下列式子：1/2（mv2-mv20）=pt-mgh.由上面式子可計算出摩托車在沖到3.2 m高空時所具有的速度是7 m/s.針對雜技演員在3.2 m高空水平飛出之后到落地所運動的距離，教師就可引導學生利用拋物線運動的基本規(guī)律解答.這就需要學生先計算出雜技演員從3.2 m高空到落地所需要的時間，根據(jù)h=1/2（t2g），可計算出t=0.8 s，因此可進一步計算出雜技演員水平飛行的距離是s=tv，也就是5.6 m.

4 磁場類題目的解題思路

高中物理教材中的磁場相關知識十分復雜，往往是試卷上的壓軸題.面對該類題目，教師引導學生明確關鍵點就可較為容易地獲得正確答案，這里所說的關鍵點，也就是電勢能.由于磁場問題一般都會和運動類題目結合在一起出現(xiàn)，因此教師應指導學生牢固掌握動能和電勢能之間的正確換化，以獲得解答該類題目的正確思路［2］.

例4一個電量是q的小球，身處一個勻強磁場中.小球q的電量是-2×10-3庫倫，而勻強磁場是200 N/C.S是處于勻強磁場中的一個擋板，擋板和小球q之間的距離是5 cm，A擋板和小球q之間的距離是45 cm.在解題中可對小球所受到的重力忽略不計.小球q受到電磁場的作用，做向左運動，當和S擋板發(fā)生碰撞之后削弱了自身的一部分電量，電量只有之前的5/6.另一方面，小球q和S擋板碰撞以后，其仍保持之前的運動速度恒定（圖4）.計算：

（1）如果勻強磁場中S擋板所處位置具有的電勢能為0，那么點p位置多具有的電勢能是多少？

（2）小球q需要發(fā)生多少次碰撞，才能到達A擋板？

解題思路學生要想計算出點P位置所具有的電勢能，就需要先找出“0”電勢能的參照點，也就是擋板S.由于帶點小球q身處勻強磁場中，并且已知點p與S擋板之間的距離是5 cm，就可較為容易地算出點p位置的電勢能U，也就是Eh=200×0.05=10 V.因為擋板S所具有的電勢能是0，所以小球q所具有的電勢能是-10 V，且?guī)c小球q所具有的電勢能是Eqh=0.02 J.針對小球需要經(jīng)過多少次碰撞才能達到A擋板位置的問題，教師可引導學生結合勢能變化與速度之間的對應關系嘗試計算[3].由于Eqh=1/2（v2m），且?guī)c小球始終保持自身勻速運動，所以在第二次發(fā)生碰撞事，動能定式依舊成立，也就是Eqh1=1/2（v2m）.由于h1=h/k，并且h2=h1/k，按照此方法推算，可計算出小球在發(fā)生13次碰撞之后，就可達到擋板A.

總之，縱觀前文例題的解題思路可發(fā)現(xiàn)，高中物理的題目解答難度并沒有想象中那么大，需要學生在牢固掌握教材中各種概念、定律、公式等的基礎知識的前提下，積極探討物理知識之間的邏輯關系，并理清題目中已知和隱含的條件，接著結合對應的公式求解即可.這就需要教師在習題講解教學中，加強對學生解題思路的培養(yǎng)，幫助學生理清各個知識點之間的內在聯(lián)系，從而幫助學生獲得正確的解題方法，最終切實提高學生運用物理知識解決實際問題的能力.

參考文獻：

［1］?金爾慈.基于核心素養(yǎng)的高中生物理解題能力的培養(yǎng)[J].名師在線，2023（09）：18-20.

[2] 畢善旭.基于強化解題能力的高中物理授課分析[J].數(shù)理天地（高中版），2023（02）：11-13.

[3] 李軍桂.高中物理教學中培養(yǎng)學生解題能力的有效路徑分析[J].學周刊，2022（35）：34-36.

［責任編輯：李璟］