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通過實例探究高中物理力學(xué)、運動學(xué)基礎(chǔ)核心問題

2018-10-20 19:12:36謝承洋
數(shù)碼設(shè)計 2018年12期
關(guān)鍵詞:運動學(xué)力學(xué)高中物理

謝承洋

摘要:高中物理的學(xué)習中,運動學(xué)與力學(xué)是繞不開的兩個部分,它們抽象晦澀,對于很多學(xué)生來說難以理解和掌握。但同時,它們又是很多知識的基礎(chǔ)組成部分,在最后的高考中比分值不可忽視。許多學(xué)生往往在在總復(fù)習時滿滿的雄心壯志,卻又隨著時間流逝逐漸迷失在書山題海中。因此物理的學(xué)習除了平時的刷題戰(zhàn)略之外,更重要的是能夠?qū)唵蔚念}目透徹理解,學(xué)會從中尋找發(fā)掘更深層次的東西,以達到更高效的學(xué)習。而不是埋頭盲目做題,從不思考總結(jié)。文中筆者將結(jié)合理論知識,通過幾個實例來為同學(xué)們提供一些參考。

關(guān)鍵詞:高中物理;運動學(xué);力學(xué);基礎(chǔ)核心

中圖分類號:G633

文獻標識碼:A

文章編號:1672 - 9129( 2018) 12 - 0160 - 01

1 挖掘簡單題目中重要結(jié)論的準備

教育背景要求,物理的考題中一般不會出現(xiàn)“原題”,但是所考的核心內(nèi)容卻是不變的。因此,學(xué)生可以嘗試從簡單的題目中發(fā)掘隱藏的重要知識結(jié)論,來運用到同類型題目中,提高學(xué)習效率。但是想要看出隱藏的結(jié)論也是需要一定的準備和基礎(chǔ)的。比如以下幾個方面:

1.1 良好的知識積累,為做題打基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)簡單題目中的信息首先需要足夠的知識積累。很多學(xué)術(shù)研究中都提倡養(yǎng)成用物理思維思考問題的習慣,其實是要求學(xué)生們牢牢掌握物理知識,并在日常練習中有意識的規(guī)范解題思路,去運用這些知識。要做到這些,就要求學(xué)生們課前預(yù)習,記下疑惑的地方,上課積極跟隨教師思路,杜絕走思、不集中注意力等。課下不代表學(xué)習過程的結(jié)束,而是另一階段學(xué)習的開始,積極復(fù)習回顧課上所學(xué)知識,鞏固強化記憶。除此之外,主動與同學(xué)進行交流,查漏補缺也是很有必要的。

1.2 養(yǎng)成仔細閱讀、理解題意的習慣。閱讀題干不仔細是解題過程中的大忌。看到試題首先要通讀兩遍題目,以確定自己明白題目中的基本信息以及大概含義。嘗試判斷題目屬于所學(xué)知識的那個章節(jié)或是模塊,在頭腦中回憶相關(guān)知識,公式定理等。同時注意題目中的慣用“陷阱”——隱含條件,知道出題套路就多多留心,最終已知條件與隱含條件都是解題的必要存在。

2 通過日常實踐運用發(fā)掘題目中重要結(jié)論

高中物理中的力學(xué)與運動學(xué)雖然較為難以理解,但是題目所給題干往往十分精簡并不復(fù)雜。學(xué)生經(jīng)常會因為題目的簡練而掉以輕心,忽略其真正要表達的考察的知識。因此學(xué)生在有了上述基礎(chǔ)準備之后,還需要通過日常實踐運用來幫助發(fā)掘題目中重要結(jié)論,以下是幾個力學(xué)運動學(xué)中的實例問題。

可以列舉一個受力系統(tǒng)中運用整體法的例子,作為高中物理中常見的題目,這類問題一般是幾個相互接觸的物體組成。例:已知一個質(zhì)量為M= 34kg,傾角a為30。的直角三角形小車停在水平面上,小車頂端有一個定滑輪,斜面上有A、B兩個滑塊通過定滑輪相連,其中滑塊A質(zhì)量為m= 14kg,滑塊B質(zhì)量為2kg。假設(shè)滑塊下滑時加速度為2.5m/s2,那請問地面的支持力與小車的摩擦力是否可以得知是多少。這個題目的解題思路很清晰,審題可知滑塊下滑過程中一直沒有離開小車的斜面,因此他們之間的內(nèi)力可以忽略不計,除了傳統(tǒng)的思路逐步分析外,還可以把滑塊和小車看做一個系統(tǒng)運用整體法來解題,這也是出題者隱藏的更深層次的東西。

實際練習中,雖然力可以大體分為重力、彈力、摩擦力三類,但是受力情況還是不能夠一概而論。這時候,比較普遍使用的一種受力分析方法就是整體法。簡單介紹整體法,就是把一個以上需要受力分析的物體看成一個系統(tǒng)、一個整體。但是這樣的處理方法需要注意一個前提,系統(tǒng)各部分之間的內(nèi)力可以忽略不計。如果不能滿足前提,那么絕對不能使用這種方式。整體法的優(yōu)勢在于簡化了解題步驟,同時理清了解題思路,減少同學(xué)們出錯的概率。

另一種類型題目,如圖所示,一質(zhì)量為m為物體在沿斜面向上的恒力F作用下由靜止從底端向上做勻加速直線運動。若斜面足夠長,表面光滑,傾角為0。經(jīng)時間t恒力F做功為80J,此后撤去恒力F,物體又經(jīng)時間t回到出發(fā)點,且回到出發(fā)點時的速度大小為v,若把地面設(shè)為重力勢能為零處,則下列說法正確的是( )

A.恒力F的大小的2 mgsinθ

B.物體沿斜面向上運動也的時間的字t

C.物體用到出發(fā)互時的機械能是80J

D.在撤去力F前的瞬間,力F的功率是2/3 mgvsinθ

解析如下,物體做勻加速直線運動時加速度為al,撤去恒力后,物體做以a2為加速度的勻減速直線運動。對物體受力分析得al:a2= 1:3,可得3(F0 - mgsinθ)=mgsinθ∴ F= 4/3 mgsinθ,tl= U3向上運動的總時間t總= tl+ t2= 4/3t。因此,重力和彈簧彈力做功,機械能不變,其余外力做功,均會改變機械能。即物體回到出發(fā)點時的機械能是80J。又因為vl:vt=1:2,vl= l/2v.Fvl= 2/3 mgvsinθ.所以答案選CD。

另外對于簡單個體的基礎(chǔ)受力分析也可以進行深度發(fā)掘。比如這類題目:如圖,水平地面上固定有一個豎直向上的小彈簧,某同學(xué)把一個小球放到彈簧沒有接觸地面的一端的上方,讓它由靜止開始自由向下落。小球下落時碰到彈簧,然后壓縮彈簧繼續(xù)下落,問從小球開始落下到小球停止運動的這個過程中,下列哪個選項說法是沒有錯誤的( )

A.小球從落下到最開始碰到彈簧時的瞬時速度比其他時刻都要大

B.小球最開始碰到彈簧加速度就改變方向向上

C.從小球開始落下到小球停止運動的這個過程中,小球的運動速度先快后慢

D.從小球開始落下到小球停止運動的這個過程中,小球速度的變化率先慢后快

解析:仔細分析題意可知,小球先向下做自由落體運動。剛接觸小彈簧的時候,小球受到彈簧的一個力,然后繼續(xù)下落壓縮彈簧,雖然速度依然在增加,但是加速度減小了。當小球受到的彈簧的力和小球下落受到的重力相等,小球仍然會繼續(xù)下落,并且壓縮彈簧,小球做速度減小的運動,但是速度變化率(加速度)增大了。到達最低點時,小球速度減小為零。

因此,答案CD

類似基礎(chǔ)問題其實只需要借用基礎(chǔ)知識,合理分析就好。但是不能因為題目簡單就放棄其中隱藏的其他重要結(jié)論。比如小球在最低點速度為零時,除去重力加速度g之外還有一個向上的加速度,這兩個加速度的大小關(guān)系,我們可以簡單證明一下:將彈簧頂端設(shè)為O點,彈簧彈力等于小球重力的點為彈簧上的A點,設(shè)小球下落最低點為B點,OA距離為Xl,AB距離為X2,小球距離O點為h,彈簧勁度系數(shù)為k,小球最低點加速度為a,則

Mg(h+Xl+ X2)=l/2k( Xl+ X2)2 ,mgh= l/2mv2及v=√2gh

小球在最低點受到的彈力F=k(X1+X2) =2mg+2mgh/Xl+ X2'

F - mg= ma,小球在最低點加速度a=g+2gh/X1+X2>g。所以小球最低點加速度大于重力加速度。

綜上,高中物理中的運動學(xué)與力學(xué)是學(xué)習中的難點問題,除了掌握好基礎(chǔ)知識,積極跟隨教師思路,課下勤加練習外,課堂上打好基礎(chǔ),日常練習中去挖掘簡單題目中更深層次的東西也是每個學(xué)生要做的事,認真對待每一個題目,真正理解它的含義,而不僅僅是停留在表面的答案,這樣才能幫助同學(xué)們更好的解決問題,取得佳績。

參考文獻:

[1]李潤森.高中物理運動學(xué)中的加速度.2004 - 03

[2]徐鵬程.試論高中物理力學(xué)解題中整體法的應(yīng)用.2015 -12

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