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高中物理教学中有效解题方法的渗透

2020-05-22张天良

教师博览 2020年1期
关键词:小球受力弹簧

张天良

(古浪县第五中学,甘肃武威 733100)

高中物理的知识内容的难度,和学生过去学习阶段相比较,有了明显的提升。学习高中物理,学生不但需要掌握牢固的基础知识,还应当具备一定的解题技巧,更加深入地对物理知识进行学习。所以,在具体教学的过程中,教师要根据学生学习实际情况,引导学生开阔思路,掌握常用的解题技巧,并及时总结解题方法,促进学生解题能力的提升。

一、整体思维法

高中物理解题中,会用到很多的方法,其中“整体思维法”就是一种使用次数比较多的方法,这种方法是从题目的全局进行考虑,将其中涉及的一些复杂变化的环节省略。这种解题方法不仅可以提高学生的解题速度,还使得物理变化过程变得简单直观,可以节约大量的时间,同时还可以提高答题的准确率。[1]

比如,如图1 所示,有一个车厢,里面挂着两个小球,两个小球相连,质量分别是m1、m2,车厢在向右侧开始进行匀加速运动,忽略空气阻力,车厢达到稳定状态,那么下图中正确的是( )。

学生在面对这样的题目时,通常会使用下面的分析方式来进行解题:首先,先对小球m1进行受力分析:假设小球和水平方向之间的夹角为θ,小球m1主要是受到了重力和线的拉力,对其进行受力分析,如图2中甲所示,从这里我们可以得到然后,针对小球m2做受力分析:m2主要受到三个力,分别是两个细线的拉力和重力,并不能列出有效的方程。这时候就应该使用“整体思维法”,将两个小球视为一体,进而对其进行受力分析。假设小球m2上面细线和水平方向之间的夹角为α,然后对整体进行受力分析,如图2中乙所示,这时候可以列出方程式可以得出θ=α,故选项B正确。

高中物理学科中,很多的题目解析中都会使用“整体思维”,在进行解题时,需要根据题目情况结合“隔离”思想,来对个体和整个系统之间的关系进行分析,进而可以使用比较简单的解题方式来解题。

二、动态分析法

“动态分析法”也是高中物理学中使用较多的一种方法,其主要是针对一些平衡或者运动过程中物理量的变化情况进行分析,所以,学生在使用这种分析方法时,需要有坚实的基础知识和明确的逻辑思维,在物理知识考查中,很多的内容都会结合这个解题方法进行考查,所以,学生应该学会这种解题方法的技巧,进而能够提高答题的准确率。[2]

比如,如图3所示,一个小球从高空自由落下,最终落在了一个竖直放置的弹簧上,小球和弹簧在a点相遇,然后弹簧被压缩到最短,这个点是b点,那么,球在遇到弹簧之后,从a到b的过程中,小球发生了怎样的变化?忽略空气阻力,下列选项正确的是( )。

A.小球的速度一直减少

B.小球的速度先增加后减小

C.小球的加速度先减后增

D.小球的加速度一直增加

在对这个题目进行分析时,应该对小球和弹簧接触之后的动态变化进行分析,而不能单纯地看选项,这种题目应该使用“动态分析法”来进行解题。首先应该分析小球和弹簧相遇之后,从a到b过程中,其受力的情况,然后再判断选项的对错。针对小球进行分析,内容如下:小球在下落时,具有一定的加速度和速度,在和弹簧在a点接触之后,会对弹簧产生向下的压力,将弹簧压缩,随着弹簧的压缩,小球受到的弹力在慢慢增加,小球的重力保持不变,所以重力和小球受到的弹力合力的方向是竖直向下,并且在不断减小;当小球的重力和其受到的弹力大小相等时,小球的速度最大;小球还会向下移动,这时候合力的方向就是竖直向上,当小球达到b点时,其速度变为0,加速度最大。在对小球进行动态分析之后,就可以知道这个过程中小球的速度和加速度的变化情况,本题应该选择B、C。

这种题目还可以有很多形式进行展示,如:判断重力势能、机械能等物理量的变化情况。这种题目具有一定的相似性,具有一定的规律,在面对类似的问题时,可以从选项入手来判定答案。[3]

三、图像解析法

图像解析法是指在对物理题目的意思进行充分理解的基础上,来将题目中涉及的一些物理要素关系使用图像直观展示出来。还可以将物理题目中的一些变量转化为几何关系,使题目变得简单,大大提高解题的速度。有一类物理问题,解题时使用图像法是最适合的,不仅可以提高解题效率,还可以保证解题的准确率。

比如,一个光滑的固体F,其在水平面中保持固定,在其两侧,分别是斜面AB和曲面AC(如图4所示)。AB和AC的水平距离是一样的,现在在A点放置两个小球p和q,然后让其分别沿着AB和AC滑动,最终哪个小球先达到终点?

针对这个题目,就可以利用图像法来解题,可以构建一个直角坐标系。首先假设小球的速度是V,将其设置为纵坐标,然后小球移动消耗的时间为t,将其设置为横坐标,这样可以将两个小球的移动曲线来表示小球的路程,在一个坐标系中将两个小球的速率图像进行表示,如图5所示。从图像中可以发现小球q的速度比较大,由于两个小球最终都会达到同样的水平面,根据机械守恒定律可知,小球q所消耗的时间最短。

使用图像法来解题,可以将原本复杂的题目形象地展示出来,这样可以对题目进行更好的理解,进而实现高效解题的目标。

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