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高中物理力学三大解题技巧构建分析

2019-03-27程焕平

数理化解题研究 2019年7期
关键词:力学受力物体

程焕平

(江苏省梁丰高级中学 215600)

高中物理知识的学习普遍具备较强的逻辑性和理论性,特别是抽象的物理力学知识对于高中学生的学习来讲具备一定的难度.从当前物理力学知识构成情况来看,物理力学解题步骤主要包含分析研究对象、对研究对象进行物理分段分析、在明确解题思路基础上选择适当的力学解题方式来探究力学规律.基于物理力学解题流程,文章就高中物理力学三大解题技巧构建问题展开探究,旨在能够在以往基础上进一步强化学生物理力学学习,提升学生物理综合素养.

一、强化对高中物理力学受力图的分析

对于高中物理力学问题的解答需要优先考虑研究对象的受力情况,即分析在一段力学关系中被分析对象会受到哪些外部的力量,在分析外部影响力的同时还需要及时处理这种力,进而在对力的处理中挖掘到物理力学解题规律,有效解决实际生活问题.比如在学习人教版高中物理的时候有这样一个例题:

如图1所示,一条长度为5m的绳子的两端分别竖立在地面距离相距4m的顶端A和B上,绳子的上面挂了一个光滑的轻质挂钩,挂钩上是一个重量是12N的物体,在受力平衡的状态下,求问绳子上的张力T是多少?根据这个题目要求可以发现,这个题目涉及到的是高中物理三力平衡问题,基本解题步骤如下:选择受力对象、分析力、画出受力分析图、列出受力分析方程、得到平衡问题的分析解.结合解题步骤这个题目的解题方法包含以下几种:

第二,考虑挂钩需要承载三个作用力,结合平衡受力原理可以得到,挂钩受到的两个拉力合力是F′,这两个拉力平等,F和F′的大小虽然等同,但是基本方向相反.

二、应用科学的受力分析法解题

应用科学的受力分析法解题需要从未知量入手,结合题目中给出的已知条件来列出相应的题目方程式,对方程式中的未知量进行细入分析得到最终结果.在高中物理力学题的解答中需要教师加强对审题的关注,注重从题目中挖掘有效的信息,借助这些有效的信息来顺利解题.比如根据图3所示,质量是1000g的物体被放置在一个固定好的斜面上,之后对物体实施和斜面平行的拉力F,在1s之后及时撤除对物体施加的压力,这个时候物体的运动图像如图4所示,求拉力F的大小.根据题目所表达的意义列出题目给出的已知条件,画好图像对 图像进行观察,在观察图像之后得到a1=12m/s2,a2=-6m/s2,之后根据牛顿第二定律原理来解答这个题目,具体解答如下所示:在1s的时间内通过观察图像4可以发现a1=12m/s2.

根据牛顿第二定律得到

F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1(1)

在2 s的时间内运动,根据图像4可以得到a2=-6 m/s2,考虑到物体在斜面上会呈现出初始状态的运动速度,根据牛顿第二定律可以得到

-μmgcosθ-mgsinθ=ma2(2)

将公式(2)代入到公式(1)可以最终得到

F=18N.

三、注重提升学生力学解题举一反三的能力,培养学生逻辑思维能力

高中物理力学题的组成比较复杂,一个题目中往往蕴含了多个力学知识点,由此可见,逻辑思维能力的培养在高中物理力学解题中有着十分重要的作用,在高中物理力学教学中教师要注重培养学生关联分析的能力.比如对于两个互相作用的物体,物体的受力情况不是单独的,如果仅仅对其中一种受力情况进行分析那么将会割裂受力分析的整体性,相应的出现解题错误.为此,在高中物理力学解题上教师要引导学生注重题目的关联性,通过反复的解题训练来提升学生的思维逻辑性,提高力学学习成效.另外,在高中物理力学解题中教师还需要注重培养学生举一反三的能力,在遇到相似题目的时候学生需要在第一时间产生对题目的高度敏感性,在调动以往学习经验的过程中总结出题目的解题规律,提升自己举一反三的能力.

比如如图5所示,一个质量为m的小球在B点上从静止的状态转变为沿着半球形状的容器慢慢滑动下来,B点和容器底部A点的高度差是h,容器的质量是M,半径是R,求在容器被固定在水平桌面上时小球滑动到底部,容器内壁对小球的作用力.在对题目分析之后,利用力的观点、能量观点和动量观点进行解题.m下滑只有重力在做功,结合机械能量守恒定律得到mgh=1/2mv2,v2=2gh,底部A是圆周上的一个点,结合牛顿第二定律得到T-mg=m(V2/R),T=mg+m(V2/R)=mg(1+2h/R).再比如学习“探究加速度和力、质量之间的关系”问题的时候,这节课学习的难点是测量加速度,在实验中经常会应为测量的不准确导致人们对加速度的认识不准确,最终影响学生的学习效果.为此,在解答这个题目的时候需要学生充分发散自己的思维,基于一个物体运动初始速度是0,且在运动的过程中沿着直线进行匀速运动,假设运动时间是确定的,那么物体的加速度运动和位移之间会形成一种正比关系.因而在具体实验操作中教师要指导学生把握恒定外力和位移质量之间的关系,在不测量加速度的情况下把握力和速度之间的运动关系.

综上所述,高中物理学科具有很强的科学性和逻辑性,力学知识更是高中物理学习的重难点内容.为此,在高中物理学习过程中教师要引导学生从受力图中理清各个受力关系,并计算出相应的方程解,获得正确的答案.为了能够确保力学问题得到有效解决,在物理教学中教师需要向学生传授基本的力学解题技巧,引导学生在题目中寻找到有效的信息,在巩固力学基础知识的同时正确分析受力,提升自己物理解题能力.

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