譚志紅?オ?
一、引言
高中力學(xué)解題需要有一定的策略,包括解題的步驟以及解題所選用的方法.誠然,沒有一種解題策略和解題方法適用于所有的題目,但是,如果把常用的解題步驟和方法進行總結(jié),對于高中生的物理力學(xué)問題解答以及提升解題速度還是大有裨益的.
二、高中物理力學(xué)解題策略
(1)選取研究的對象
解題的過程中需要選擇合適的研究對象,明確研究的對象是一個物體還是一個物體體系.需要說明的是,有的題目始終都是同一個研究對象,有的則需要在不同的階段考慮不同的研究對象.
(2)建立物理模型,認(rèn)真審題
解決問題的過程中,物理題目中包含的信息眾多,其中的現(xiàn)象很復(fù)雜,有時候為了解決某個物理問題,需要忽略一些次要的因素,建立一個物理模型用以研究問題.經(jīng)常建立的模型有兩種,一種是對象模型,這種物理模型往往將物體理想化,將物體看做只有質(zhì)量而沒有大小的質(zhì)點同時也忽略分子之間的相互作用力.我們經(jīng)常在物理題目中見到理想氣體、光滑平面、質(zhì)點等字眼,這都是在建立物理模型的基礎(chǔ)上進行研究的.第二種物理模型注重其中的過程,例如解題中常見的平拋運動、勻加速運動、勻速圓周運動等,都立足于過程模型.
(3)回歸教材,分析過程
對于高中物理中的題目,物理教材中大多數(shù)都有相應(yīng)的描述或者既成模型,學(xué)生在解決問題的過程中一定要注意回歸教材,對題目進行定位,回歸教材會對解題大有幫助.力學(xué)中,力的圖示、力的分解、碰撞模型等等.力學(xué)的解題過程中,學(xué)生要畫出研究對象的受力分析圖,并對其中的力(注意不要遺漏)進行正確的分解,對于文字描述性的題目,自己也要在草稿紙上畫出模型,進行過程分析.
(4)選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)律,選擇最優(yōu)解題方案
對于整個題目進行受力分析以后,再對應(yīng)物理課程中的物理規(guī)律,對于同一個物理問題,要學(xué)會選擇使用不同的角度分析,拓寬思路,以此制定最優(yōu)的解題方案.高中的力學(xué)的主要內(nèi)容:牛頓第二定律、牛頓第三定律、萬有引力定律、動量守恒、能量守恒、動量定理等等,有些問題可以使用多種方法解決,但是最優(yōu)的解決方法往往事半而功倍.
(5)對于結(jié)果進行驗證和討論
使用一定的方法解決了物理問題,還需要在解決問題以后對于結(jié)果進行討論和驗證,討論和驗證往往具有兩種作用,其一是檢驗解題的過程和結(jié)果是否正確,保證計算正確;其二是根據(jù)實際情況對已經(jīng)算出的結(jié)果進行取舍,例如在求力的時候,得出了兩個解:F1=5 N;F2=-3 N;顯然力沒有負(fù)數(shù),應(yīng)該把不符合實際情況的值舍掉,求出最優(yōu)解.
實際的解題訓(xùn)練中,首先應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生用一般解題步驟,而后將學(xué)生的解題策略逐漸規(guī)范化和自然化,達到手到[HJ1.5mm]擒來的境界.
三、解題策略應(yīng)用分析
例1如圖1所示,a、b為兩個帶有電荷的物體,兩個物體的質(zhì)量均為m,圖中小球a所帶的電荷量為+2q,小球b所帶有的電荷量為-q,假設(shè)連接小球的繩子絕緣,且繩重不計,用絕緣繩如圖1所示懸掛于天花板上,給小球施加一個方向向左,電場強度為E的均勻電場,當(dāng)兩個小球達到平衡狀態(tài)時,其位置關(guān)系應(yīng)該為圖2中的
[TP12GW09.TIF,BP#]
分析根據(jù)以上的解題策略,確定研究的物體為圖中的a、b,其物理模型是教材中的典型模型,我們對整個模型進行分析,我們要求的是a、b兩球的最終狀態(tài).使用整體法進行分析,分析整個體系,結(jié)果看似應(yīng)該選擇A.但是,題目中說明a、b兩球所帶有的電荷量是不同的,如果簡單地將兩個球看做一個整體進行分析,那么水平方向的電場力不均衡.我們選用物理公式F=Eq,對整體中的兩個物體受力進行分析,對于小球a可以得出:F=Eq=+2Eq;對于小球b:F=Eq=-Eq,那么整體應(yīng)該向左,A選項被排除.對剩下的三個圖進行分析,其夾角有所不同,與垂向的夾角為α,再使用整體法進行分析,將a、b看做一個整體,此時我們選擇物理公式tanα=[SX(]Eq[]2mg[SX)],再對小球b進行分析,它與垂向是夾角為β,同樣的利用公式可以得出α<β,也就是a球與垂向的夾角大于b球,故此,本題選C.
例2若將一個物體放在粗糙的水平面上,已知物體的質(zhì)量為M,與此同時,將一個質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的光滑斜面上,此時讓m物體自由下滑(不計空氣阻力),那么下滑過程中,斜面受到的靜摩擦力與地面的支持力為多少?
分析這類題目在解題的過程中最為常見,表面一看是一道很復(fù)雜的題目,其中涉及到重力加速度、摩擦力、重力、支持力等.我們尋找本題的題眼,不難發(fā)現(xiàn)要研究的是斜面,那么問題就簡單了,我們圍繞斜面這個中心來解決問題,在物體下滑的過程中產(chǎn)生的加速度為a=gsinθ,方向與斜面平行向下,光滑斜面與物體之間不存在摩擦,因此只要對物體m與斜面系統(tǒng)以外的地面對其產(chǎn)生的支持力與摩擦力進行分析與考慮,此時便可以使用整體分析法解題.對斜面進行簡單的受力分析,可以將合力算出,根據(jù)牛頓的第二定律不難得出:
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.