在高中物理学习过程中对物体运动状态的分析

2016-03-12康文曦

大科技 2016年33期

关键词：分力初速度外力

康文曦

康文曦

（明德中学湖南长沙 410000）

正确地分析出物体的运动情况是高中学生学好物理课必须其备的、非常重要的基本能力，现从力和运动的关系对物体的运动情况做详细的分析。

运动情况；分析方法；多段运动

高中物理教学中，对物体的运动情况进行正确分析，是学生的一项需要能力。怎样正确判断物体做什么运动?往往是解决问题的关键所在。力是改变物体运动状态的原因。关于力和运动的关系，可以从牛顿运动定律人手进行分析。

1 单段运动的单个物体

在我们目前的高中物理学习阶段，我们学习关于物体运动有匀速直线运动、抛体运动、圆周运动、匀变速直线运动和一般运动等。在物理教材中对每种运动的特点都有所描述。我们根据牛顿第二定律可以知道，当物体受到合外力F作用时，物体运动会有加速度产生，物体做的是什么运动由物体所做的加速度和初速度所决定。以下就对物体运动状态进行判断：

（1）当合外力对物体作用为零时，物体将处于平衡状态，也就是静止或者匀速直线运动状态。

（2）当物体受合外力作用不变时，那么在物体运动过程中，物体所受合外力大小及方向都不会改变。根据物体所受合外力方向与其初速度之间夹角的大小，对物体运动状态进行判断，如下：

①当夹角大小为零时，也就是说合外力的方向和物体运动初速度方向一致。在这种情况下，物体将做匀加速直线运动。因为物体运动与匀加速直线运动规律相符合，所以可以用匀加速直线运动的有关知识来把问题解决；

②当合外力与物体运动初速度夹角等于180°时，这时合外力的方向与初速度相反。物体在这种情况下将做匀减速直线运动。因为此时物体运动符合减速直线运动的规律，所以可以用与匀减速直线运动的相关知识把问题解决；

③当合外力方向与初速度方向夹角等于90°时，也就是说合外力方向与初速度的垂直。在这种情况下物体将做平抛类的运动。这时只要我们将平抛运动在重力作用下的加速度变换成物体在合外力作用下的加速度，再用平抛运动的相关知识，就可以把问题解决；

④当合外力方向与初速度方向的夹角大于90°，小于180°的时候，也就是说合外力方向和初速度方向之间是钝角。在这种情况下物体将做斜上抛类的运动。这时我们只要把斜上抛运动下物体受重力的加速度换成受合外力的加速度，再用斜上抛的知识来解决问题。也就是说这里在解决问题时，运用的是运动的合成和分解的方法；

⑤当合外力方向与初速度方向的夹角大于0°，小于90°的时候，也就是说合外力方向和初速度方向之间是锐角。在这种情况下物体将做斜下抛类的运动。这时我们只要把斜下抛运动下物体受重力的加速度换成受合外力的加速度，再用斜下抛的知识来解决问题。也就是说这里在解决问题时，运用的是运动的合成和分解的方法。

（3）当合外力大小确定时，方向始终与速度相垂直时，在这种情况下物体将做匀速圆周运动，那么可以用有关于匀速圆周运动的知识来解决问题。

（4）当合外力方向和初速度方向同处于一条直线时，那么此时物体与自身平衡位置的位移将与合外力成正比，合外力方向与位移方向是相反的。在这种情况下，物体将会做简谐运动，所以可以用简谐运动相关知识来解决相关问题。

（5）当不确定合外力的大小和方向时，合外力与初速度的夹角关系是：

①当合外力和初速度的夹角大于0°小于90°时，我们可以把合外力进行分解，使其一个分力与初速度方向相同，另一个与初速度垂直。与初速度方向一致的力可以对物体运动速度大小进行改变，另一个与初速度垂直的分力可以使物体运动方向改变，使物体偏转于物体受垂直分力作用的方向，此时物体做的是加速曲线运动。

②当合外力与初速度夹角大于90小于180°时，可以将合外力分解成一个与初速度相反，另一个与初速度垂直的力，物体运动速度的大小由和初速度相反的分力决定，物体运动方向则由与初速度垂直的分力决定，此时物体所做减速曲线运动。

③当合外力与初速度的夹角为90°时，物体此时收到与初速度垂直的力的作用，这种情况下物体相当于做圆周运动的物体，所以物体所做的是圆周运动。

④当物体受与其初速度垂直的分力一样大小的力时，也就是物体有了做圆周运动的向心力，物体在种情况下可能做变速圆周运动。

2 单个物体和多个物体的多段运动

我们在高中物理中常常需要解决的是单个物体多段的运动问题。比如说一列火车从起点到终点中间经过三个运动的状态问题。在我们面对这些问题时在对各个单段进行划分时要注意整体和部分之间的关系。要注意运动过程之间交接处的等量关系。关于多个物体多段运动的问题是高中物理难点之一。在我们解决这些问题时，第一件要弄清楚的事情就是每一个物体在每一段的运动状态，在对其中整体和部分的关系进行分析。注意不能遗漏多个物体位移和时间的等量关系，来通过建立方程解决问题。