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高中物理力学部分解题策略浅析オ

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一、引言

高中力学解题需要有一定的策略,包括解题的步骤以及解题所选用的方法.诚然,没有一种解题策略和解题方法适用于所有的题目,但是,如果把常用的解题步骤和方法进行总结,对于高中生的物理力学问题解答以及提升解题速度还是大有裨益的.

二、高中物理力学解题策略

(1)选取研究的对象

解题的过程中需要选择合适的研究对象,明确研究的对象是一个物体还是一个物体体系.需要说明的是,有的题目始终都是同一个研究对象,有的则需要在不同的阶段考虑不同的研究对象.

(2)建立物理模型,认真审题

解决问题的过程中,物理题目中包含的信息众多,其中的现象很复杂,有时候为了解决某个物理问题,需要忽略一些次要的因素,建立一个物理模型用以研究问题.经常建立的模型有两种,一种是对象模型,这种物理模型往往将物体理想化,将物体看做只有质量而没有大小的质点同时也忽略分子之间的相互作用力.我们经常在物理题目中见到理想气体、光滑平面、质点等字眼,这都是在建立物理模型的基础上进行研究的.第二种物理模型注重其中的过程,例如解题中常见的平抛运动、匀加速运动、匀速圆周运动等,都立足于过程模型.

(3)回归教材,分析过程

对于高中物理中的题目,物理教材中大多数都有相应的描述或者既成模型,学生在解决问题的过程中一定要注意回归教材,对题目进行定位,回归教材会对解题大有帮助.力学中,力的图示、力的分解、碰撞模型等等.力学的解题过程中,学生要画出研究对象的受力分析图,并对其中的力(注意不要遗漏)进行正确的分解,对于文字描述性的题目,自己也要在草稿纸上画出模型,进行过程分析.

(4)选择适当的规律,选择最优解题方案

对于整个题目进行受力分析以后,再对应物理课程中的物理规律,对于同一个物理问题,要学会选择使用不同的角度分析,拓宽思路,以此制定最优的解题方案.高中的力学的主要内容:牛顿第二定律、牛顿第三定律、万有引力定律、动量守恒、能量守恒、动量定理等等,有些问题可以使用多种方法解决,但是最优的解决方法往往事半而功倍.

(5)对于结果进行验证和讨论

使用一定的方法解决了物理问题,还需要在解决问题以后对于结果进行讨论和验证,讨论和验证往往具有两种作用,其一是检验解题的过程和结果是否正确,保证计算正确;其二是根据实际情况对已经算出的结果进行取舍,例如在求力的时候,得出了两个解:F1=5 N;F2=-3 N;显然力没有负数,应该把不符合实际情况的值舍掉,求出最优解.

实际的解题训练中,首先应该培养学生用一般解题步骤,而后将学生的解题策略逐渐规范化和自然化,达到手到[HJ1.5mm]擒来的境界.

三、解题策略应用分析

例1如图1所示,a、b为两个带有电荷的物体,两个物体的质量均为m,图中小球a所带的电荷量为+2q,小球b所带有的电荷量为-q,假设连接小球的绳子绝缘,且绳重不计,用绝缘绳如图1所示悬挂于天花板上,给小球施加一个方向向左,电场强度为E的均匀电场,当两个小球达到平衡状态时,其位置关系应该为图2中的

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分析根据以上的解题策略,确定研究的物体为图中的a、b,其物理模型是教材中的典型模型,我们对整个模型进行分析,我们要求的是a、b两球的最终状态.使用整体法进行分析,分析整个体系,结果看似应该选择A.但是,题目中说明a、b两球所带有的电荷量是不同的,如果简单地将两个球看做一个整体进行分析,那么水平方向的电场力不均衡.我们选用物理公式F=Eq,对整体中的两个物体受力进行分析,对于小球a可以得出:F=Eq=+2Eq;对于小球b:F=Eq=-Eq,那么整体应该向左,A选项被排除.对剩下的三个图进行分析,其夹角有所不同,与垂向的夹角为α,再使用整体法进行分析,将a、b看做一个整体,此时我们选择物理公式tanα=[SX(]Eq[]2mg[SX)],再对小球b进行分析,它与垂向是夹角为β,同样的利用公式可以得出α

例2若将一个物体放在粗糙的水平面上,已知物体的质量为M,与此同时,将一个质量为m的物体置于倾角为θ的光滑斜面上,此时让m物体自由下滑(不计空气阻力),那么下滑过程中,斜面受到的静摩擦力与地面的支持力为多少?

分析这类题目在解题的过程中最为常见,表面一看是一道很复杂的题目,其中涉及到重力加速度、摩擦力、重力、支持力等.我们寻找本题的题眼,不难发现要研究的是斜面,那么问题就简单了,我们围绕斜面这个中心来解决问题,在物体下滑的过程中产生的加速度为a=gsinθ,方向与斜面平行向下,光滑斜面与物体之间不存在摩擦,因此只要对物体m与斜面系统以外的地面对其产生的支持力与摩擦力进行分析与考虑,此时便可以使用整体分析法解题.对斜面进行简单的受力分析,可以将合力算出,根据牛顿的第二定律不难得出:

Fx=f=macosθ=mgsinθcosθ;

f=[SX(]1[]2[SX)]mgsin2θ;

斜面所受的支持力是垂向的,因此

Fy=(M+m)g-N=mgsin2θ;

N=(M+m)g-mgsin2θ.