力学问题的解题方法

2018-01-03何心瑶长沙市南雅中学

数码世界 2017年12期

关键词：木块斜面摩擦力

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力学问题的解题方法

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力学问题解题方法较多，但所有的力学问题都会遵循同一种解题思路，即明确研究对象，进行受力分析。本文围绕高中力学问题解题思路展开，通过列举例题的形式详细阐述力学问题的解题方法，以提高自己的力学问题解题能力。

高中物理力学问题解题方法

物理力学本就是高中物理知识学习的重点和难点内容，此部分知识包含的内容众多，其关键点主要表现在物体受力情况、牛顿运动定律以及功与功率等方面。为了更好的了解物体的运动状况，需要结合高中物理力学问题相关知识，对运动状态中的物体的受力情况进行分析，并探索力学问题的具体解题方法。

1 力学问题解题思路

在解决力学问题时，首先需要明确力学问题的解题思路，通常情况下，解决力学问题需要分五步走。一是明确研究的对象，究竟是整体中的某一个物体还是整体。二是对研究对象进行全面分析，弄清楚其运动情况，并对其进行受力分析。在草稿纸上画出物体的受力分析图，标明物体在运动过程中的加速度和加速度方向。三是立足实际问题情况，合理选择解题方法。一般而言，对于只存在运动学的问题，简单套用公式就可以了。对于静力学问题，则需要对其进行平衡力分解，常用的分解方法是正交分解法。对于动力学问题，需要分析研究对象是受到共线力的作用还是不共线力的作用，而不共线力又分为两个力和三个力。若研究对象只受到不共线的两个力的作用，并且研究对象呈现出加速直线运动状态，则可以用平行四边形法则进行题目的解答。若是三个力，则要使用正交分解法进行题目的解答。四是分析研究对象在整个受力过程中是否存在阶段性变化，如果存在，则要对其进行分段受力分析求解。五是对题目的解答结果进行检验，看是否符合物理事实。在解答力学问题时，必须要立足解题思路，合理选择解题方法，以便对力学题目进行准确解答。

2 力学问题解题方法

2.1 合理利用定义判断静摩擦力的方向

摩擦力的方向与物体的运动方向密切相关，一般而言，静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，而与物体自身的运动方向没有任何联系。动摩擦力的方向与物体相对运动的方向也是相反的。相比较而言，静摩擦力的方向判定比动摩擦力的方向判定要难得多。要想正确判断静摩擦力的方向就必须要先弄清楚物体相对运动的趋势方向，在判断过程中需要采用化动为静的思路。其具体判断过程将通过例题1进行介绍。

例题1 在一斜面上有一物块M，其受到斜面方向上的力F的影响，而处于静止状态。对于物块来说，斜面会对其产生静摩擦力，判断以下选项的正误。

（A）方向一定沿斜面向上

（B）方向可能沿斜面向下

（C）大小可能等于0

（D）大小可能等于F

解析：根据所学知识可得，当F＜ mgsinϑ 时，在斜面上，物块会有运动的趋势，并且是向下运动的，而其受到的摩擦力是沿着斜面向上的，所以B选项正确。当F= mgsinϑ 时，物块与斜面之间是不会产生静摩擦力的，所以其摩擦力的大小应当是0，所以C选项正确。而当F> mgsinϑ 时，物块会沿着斜面存在着向上运动的趋势，其摩擦力必然向下。当F=1/2 mgsinϑ 时，此时物块的摩擦力与F的作用力大小相等，所以D选项正确。经过分析之后可以发现，此题中只有A选项不正确。

2.2 利用整体法对物体进行受力分析

整体法主要是指在对处于某种特定状态下的物体进行受力分析时，为了保证物体承受的所有的力都能够被分析到，避免出现遗漏，需要在受力分析过程中注重系统的研究，从整体上对物体所受的力进行分析。而不必将其细化，不用分析系统内部各物体部分和运动状态下所受的力。整体法的具体应用过程如例题2所示。

例题2：在一粗糙的地面上，放置一个三角形木块，假设其为a，然后将质量分别为 m1 、m2的两个正方形木块 b、c放在两个粗糙鞋面上，具体放置情况如图1所示。假设m1 大于m2，当所有的木块都处于静止状态时，粗糙地面对三个木块（）

图1

（A）有摩擦力作用并且其方向呈水平状态向右

（B）有摩擦力作用并且其方向呈水平状态向左

（C）有摩擦力作用，但是其方向并不能够确定

（D）没有摩擦力作用

解析：在解决此道题目时，便需要用到整体分析法，即将题设中的所有木块都看做是一个整体。依据题设条件可知，相对于地面而言，由三个木块所构成的整体是处于静止状态的，而处于静止状态的物体，一般是不会受到摩擦力作用的影响的。对于此题而言，粗糙地面对三角形木块是没有任何摩擦力的，因此，就不用考虑摩擦力的方向了。所以，此道题目的正确答案是D。从反面来看，如果在解决此道题目时，不采用整体法，而是将具体的三角形木块作为受力分析对象，仔细分析每一个三角形木块所受到的弹力、摩擦力以及重力和场力等因子，就会将简单问题复杂化，不仅浪费时间，而且很容易出错。