浅论力学在高中物理中的重要性

季海建

(江苏省如东县马塘中学 226401)

高中物理是一门与自然学科相联系的学科，而力学是高中物理的重要内容，一切物体都受到力的作用，在不同的力的作用之下，物体将呈现出不同的运动状态，如：静止、匀速运动、匀变速运动等.因此，学习力学的基础在于学会受力分析，包括力的类型、大小、方向等.本文将从以下几个实验分析力学在高中物理中的重要性.

一、力的平行四边形定则实验

力的平行四边形定则实验采用的是等效法，其目的在于验证将两个互成一定角度的力合成时，是否遵循平行四边形定则，从而培养学生在处理力学问题时使用作图法的能力.实验过程如下：

1.如图1所示，首先用两只弹簧测力计成一定角度地拉橡皮筋，并标记其结点位置为O，记录两只弹簧测力计的位置、示数，即为力F1、F2的方向及大小；然后，以力F1、F2的方向和大小为邻边作一个平行四边形；

2.用另一只弹簧测力计拉橡皮筋，使其结点恰好落在与上一步相同的O点，记录弹簧测力计F3的方向及大小如图1所示；

3.重复实验，改变两个弹簧测力计的大小的夹角和大小.

分析实验结果可知，力的合成是遵循平行四边形定则的，当然或许会存在一定的误差.由此可进一步推导出：若两个力方向相同，即夹角为θ，则其合力大小为两个力之和，方向与这两个力的方向一致；若两个力方向相反，即夹角为180°，则合力的大小为两力之差，方向与较大的力的方向一致.在解题过程中，对于受力情况复杂的物体来说，需要根据题干信息认真、仔细地画出每个力的方向和大小，然后再进行力的合成，这样才能使解题思路变得明晰.

二、牛顿运动定律的验证

著名物理学家牛顿在运动学上总结了牛顿三大定律，从牛顿的三大定律中可以看出力与运动之间的关系，也由此可见力学在高中物理中的重要性.经典的牛顿定律验证实验是采用控制变量法求小车在力的作用下的加速度.

如图2所示，小车受到砝码的拉力而向左做匀加速运动，带动纸带的运动，从而使打点计时器在纸带上打下一排具有相同时间间隔t的点，结合点之间的间隔距离，可求出小车运动的加速度a.最后用图像法可得出加速度与作用力之间的关系，牛顿第二定律得以验证.

实验采用了一个重要的物理实验方法，即控制变量法，其核心在于实验过程中只改变一个有效变量，而让其他变量保持不变，避免影响实验结果的正确性，同时也可以减小实验误差.实验环节中，平衡摩擦力同样十分重要，摩擦力的存在将直接影响到小车的受力大小，从而影响实验结果.如图3所示，图3(a)中三条线表示实验中小车的质量不同，图3(b)中的线由于平衡摩擦力过度而没有过原点.

三、机械能守恒定律的验证

所谓机械能守恒定律，是指物体在运动的过程中机械能总量恒定不变，其获得的能量与消耗的能量相等.探究机械能守恒定律的实验是基于自由落体运动，在这个过程中物体只受重力作用，只有重力对其做功，于是，将重力势能转化为动能，验证机械能的守恒.实验装置如图4所示.

实验所用的重物的质量是不需要测量的，但为了使实验效果不受到阻力的影响，减小实验误差，最好使用较重的物体.其次，需要处理打点计时器打在纸带上的点的数据，求出重锤下落的瞬时速度v，本文通过验证牛顿定律与接下能守恒定律的实验，说明是力的作用能改变物体的运动状态，证实了力学在高中物理学科的重要地位，而受力分析是解决力学问题的关键之处.在解题过程中，恰当地使用力的合成能有效综合物体所受的力.高中生需要通过大量的训练来掌握一定的技巧，具体情况具体分析，形成严谨而活跃的思维模式，切忌用固定的思维模式解题，从而提高对物理知识的理解、分析能力.

教师可组织学生亲自动手操作，以加深学生对实验过程的理解，特别是其中的一些注意事项，如平衡摩擦力等.总而言之，高中物理知识较为抽象难懂，而力学部分将整个物理知识体系串联在一起，因此，学好力学对于学好物理十分重要.

[1]刘弘灿.如何利用两个力学守恒定律解决实际问题[J].中国高新区,2017(22):77.

[2]耿欣宁.高中物理力学题受力分析解题反思[J].中华少年,2017(34):203.