中职物理运动力学中的几个“一分为二”学习法

彭进宇

(广西工业技师学院,广西南宁 530031)

物理公式定理定律多，综合性强，一环紧扣一环，有时借助几个公式才能解出一道题。就拿物理学中的运动力学来说吧，这部分内容是中职物理学中的重要组成部分，是学好整个中职物理学的基础和前提。在教学大纲和个别学校单招考试内容中占有极大的比例，能够熟练准确分析并顺利解题，这基本上决定了你最终的结果。前面学不好，会严重打击你的学习积极性，影响着你对后面内容学习的兴趣和动力。所以学好前面的知识至关重要，但是如何才能更有效地学好运动力学也是大家普遍比较关心的问题。经过我多年的总结归纳，我认为“一分为二”的学习方法是比较容易掌握且比较实用的方法，适合我们中职学生的学情。掌握这些方法，可以帮助我们在成功解题的道路上缩短了时间，赢得了胜利。

一、分析运动类型中的一分为二

从运动力学这个词面分析，我们就明白了想要学好这个板块的物理，肯定离不开受力分析和运动分析。我们单讲运动类型分析这一方面看，同学们会觉得运动类型五花八门，什么匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动以及带电粒子在电场中的运动和运动电荷在匀强磁场中的运动等，公式繁多让人眼花缭乱，根本无法入手。其实不然，如果大家在平时的学习过程当中能够仔细分析，并不难发现一些规律。根据运动轨迹我们完全可以把以上提到的这些运动归纳为两大类，即直线运动和曲线运动。

第一种是合力方向和初速度方向在同一条直线上的运动就是直线运动，而要求我们掌握的直线运动又分为匀速直线运动和匀变速直线运动两种。匀速直线运动在初中已经学习过，匀变速直线运动又分为匀加速直线运动和匀减速直线运动两种，加速度方向和初速度方向相同为匀加速直线运动；加速度方向和初速度方向相反为匀减速直线运动。我们只要按照题目给出的已知条件分析，然后套用概念就可以判断出是直线运动中的匀速直线运动和匀变速直线运动中的哪一种运动了。接着根据这些运动类型的特点和公式找准切入点就可以解题了。

第二种是合力方向和初速度方向不在同一条直线上的运动就是曲线运动，而曲线运动又分为平抛运动和圆周运动。根据平抛运动的受力情况和运动情况，把它分为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，这样又可以用前面的匀速直线运动和匀变速直线运动知识去解决这两个方向的运动问题了。对于圆周运动，可分为一般生活中的圆周运动和宇宙航行的圆周运动，区别在于什么力提供向心力。对于生活中的圆周运动，先对研究对象进行受力分析，求出指向圆心的合力即为向心力，运用牛顿第二定律进行解题；对于宇宙天体的圆周运动，主要根据万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律即可求解。这样根据题目运动类型特点一层一层抽丝剥茧，结合各种运动的特点及其公式，不易混淆。有时候有些同学解曲线运动的题目，用直线运动的公式解题，这是没有分清运动类型胡乱套用公式的结果。所以如果我们先分清楚属于哪种运动类型，那么解题就成功了一半。

二、连结体受力分析中的一分为二

说完运动类型分析，接着谈谈受力分析。受力分析是运动力学中的一大难点，如果是单个研究对象相对来说还可以轻松一些，但是如果遇到两个或者两个以上的研究对象在一起时，同学们就比较难掌握了。所以正确完成受力分析是能够顺利解题的前提条件，连接体的受力分析更是令中职生头疼不已。

对于连结体的受力分析，初学者往往一看题目，发现那么多受力研究对象，就不懂如何入手了，解题的意愿就会减半，甚至有些同学会选择放弃，这样就很可惜了，同时也是高考物理低分的原因之一。如果我们能够合理运用整体法和隔离法，问题就变得容易多了。但是什么时候用整体法，什么时候用隔离法呢？我们还是要采取“一分为二”的原则，第一，如果在分析两个或两个以上的研究对象组成的系统整体受力情况或分析外力对系统整体的受力情况时，宜用整体法，若还要借助内力解题，则还要先运用隔离法然后再用整体法；第二，如果在分析系统内部各物体之间或一个物体内部各部分之间的相互作用力时，往往采取隔离法，当系统各物体运动情况相同时，有时候还要先用整体法再用隔离法。也就是说，整体法和隔离法不是独立的，是先整体后隔离，还是先隔离后整体，要取决于题目给出的条件和所求的问题。

对于一些复杂问题，通常需要多次选取研究对象，这时候要整体法和隔离法交替使用，这需要大家平时多练习，不断积累解题经验，就是所谓的“熟能生巧”。

三、正交分解法中的一分为二

在受力分析的过程中，求合力或者分力，当两个或两个以上的力不在同一直线上时，往往借助正交分解法去解决问题。可是当要把不在坐标轴上的力分解时，就有数学功底稍差的同学犯愁，往往对于运用三角函数的正弦、余弦还是正切不知所措，把正交分解法解题与三角形法则解题搞混了。其实正交分解法是把不在坐标轴上的力F分解到x轴和y轴两个方向上，只有两种情况。那就是找出不在坐标轴上的力F与坐标轴的夹角α，不在坐标轴的力F作为斜边，用这个力和分解到x轴和y轴的两个分力构成了直角三角形，利用直角三角形的三角函数知识，我们就知道分解出来的两个分力要么是夹角α的对边，要么是夹角α的邻边，所以这个力F的两个分力要么是Fsinα，要么是Fcosα两种情形，是不可能会出现正切这个三角函数的。正交分解完毕后，我们再用“一分为二”的方法，分别对x轴和y轴求合力，运用二力平衡或者牛顿第二定律就可以顺利解题了。

四、利用平衡与不平衡解题中的一分为二

受力分析是物理学中求解问题的关键一环，当我们受力分析完成以后，就要着手展开解题，这个时候仍然有部分同学不知道如何入手。其实只要我们平时懂得总结，就不难发现，在x轴和y轴两个方向上的力，一是“一分为二的”，不外就是平衡与不平衡两种情况。如果题目给出的条件是平衡的，则有x轴正反两个方向的力相等或x轴的合力为零，y轴正反两个方向的力相等或y轴的合力为零，分别建立两个等式利用数学知识就可以解决问题了。如果题目给出的条件是不平衡有加速度的，就要看清楚是哪个轴不平衡？则要在这条轴线上运用牛顿第二定律F合=ma去解决问题。如果是两条轴都不平衡，就要分别对x轴和y轴这两个方向运用牛顿第二定律F合=ma，问题就可以得到解决。在教学中，开始的时候很多同学都很迷茫，不知道如何开展解题过程。经过点拨，同学们都觉得物理简单多了，屡试不爽。

五、求加速度中的一分为二

加速度是联系运动和力的桥梁和纽带，其重要性不言而喻。在解题过程中，我们经常会发现，很多题目都会要求同学们求加速度。可是求加速度的公式也不少啊，用哪个公式合适？同学们这个时候又要费一番脑汁了。如果我们平时经常归纳总结，就会发现中职物理求加速度也是分为两个方向，第一个方向是运用匀变速直线运动的三个关系式来求，另一个方向是运用牛顿第二定律来求。只要我们在解题时分清楚求解方向，根据已知条件判断该走哪条路，根据不同方向用不同的公式，自然而然就可以得到我们想要的结果了。例如，题目涉及力和质量，则要考虑运用牛顿第二定律解题；如果题目涉及了速度、位移和时间，则要运用匀变速直线运动的三个关系式求解了。只是对于求圆周运动的加速度，有同学不会变通，套用匀变速直线运动的关系式求，这是错误的。因为直线运动和曲线运动是不同的两种运动类型，是不能混为一谈的。圆周运动是曲线运动，运动状态改变，也是运用牛顿第二定律求解向心加速度的。我们先进行受力分析，找出指向圆心的合力，然后同样运用F合=ma这个公式，问题就可以得到解决。

六、牛顿第二定律解题类型中的一分为二

牛顿第二定律是力学中的核心内容和考试的热点，它贯穿着整个运动力学，后面的许多知识都与牛顿第二定律有关，许多题型都离不开牛顿第二定律，虽然看起来五花八门，但是万变不离其宗，中职物理利用牛顿第二定律解题一般就两种类型。第一种是已知物体的受力情况求它的运动情况，即要求初速度v0、瞬时速度v、时间t或位移x等，这些物理量涉及的式子一般与加速度a有着密切的关系。所以我们先通过牛顿第二定律F合=ma求出加速度a，再运用运动学的公式即可求出要求解的问题了。另一种类型就是已知物体的运动情况求它的受力情况，即要求弹力F弹、摩擦力Ff、弹簧的弹性系数k或动摩擦因数μ或者物体的质量m等与力有关的物理量。在匀变速直线运动中，这些量一般是结合牛顿第二定律求解的，所以我们先从已知运动的情况入手，运用运动学的三个基本关系式求出加速度a，再结合牛顿第二定律F合=ma就能把问题处理了。这两种题型其实就是倒过来出现，就是让你判断先从那边入手解题，求出加速度a这个关键因素，再运用所学公式完成解题。

七、求力做功中的一分为二

求某个力做功是运动力学的必修课题，不管是初中还是高中都是重点内容，做功的两个必要因素就是力和物体在力的方向通过的位移，所以它是对同学们掌握受力分析和运动分析情况的检验。如何求出一个力做了多少功，就成为同学们要研究的课题。初学者老是想着用W=FS这个式子。例如，若足球运动员将质量为0.5 kg的足球踢出，使足球获得20 m/s的速度，在水平地面上运动了40 m而停止，已知踢球时运动员对球的平均作用力为100N，求人对球所做的功是多少？很多同学很自然会用W=FS=100×40=4 000 J。如果这样计算就错了，因为40 m的位移并不是在100N的力作用下完成的。所以要求一个力做功，也要用“一分为二”的观点，一种是知道了做功的两个必要因素即力和物体在力的方向通过的位移，这个力是恒力，就可套用W=FS这个式子解决。另一种是做功的两个必要因素并不清楚，或者这个力不是恒力的，那我们就不能用定义式解题了，而要利用动能定理求解。像刚才那道题，就要用到动能定理求解。由此可见，对于正确选择解题的方法是很重要的。

八、求力的功率中的一分为二

物理学是自然科学和现代工程技术的重要基础，是系统性和综合性非常强的学科，要具备一定的思维能力、理解能力、运算能力和综合分析能力。尤其是运动力学更是学好物理的基石，运用“一分为二”的方法给学习者提供有利的帮助，但是要学好它绝不是一件容易的事情，教师、教材和学生三个因素缺一不可。这些因素相互依存、相互联系且相互作用。教师作为主体，要主动展开教学研究，把教学和研究有机结合起来，不断改进教学方法，研究教材内容特点，让学生根据所学知识学会总结，学会创新。