高中物理力学问题的解题技巧

方晨

【摘 要】 力学问题是高中物理教学中的难点，也是历年高考试题的重点.考核学生对于物体受力的分析，考验学生们的逻辑思维能力.因此，本文将重点对于高中阶段力学问题的相关解题技巧进行分析.

【关键词】 力学问题;解题方法;思路分析

1 受力图分析解题技巧

受力图，即指分析研究对象受到的各种力的作用，从而产生运动的图示.对于受力图分析的问题，一般通过受力图表示出分析对象受到的外力和对象本身具有的力，结合受力图寻找解题的一般规律，进而求解相关物理问题.受力图分析问题的常用解题步骤为：①结合实际条件分析研究物体的受力个数并作图表示;②结合研究物体的运动状态判断其受力情况（主要包括牛顿第三定理和牛顿第二定律判断）;③理清思路，进行解题，分析清楚物体的受力情况以后，利用题中已知条件求解即可.

例1 将两根轻杆竖直放在水平地面上，且两杆之间水平距离相距4m，小夏将一根长为5m的细绳的两端分别系在这两根竖直杆的顶端A、B，已知细绳上有一个光滑的轻质挂钩，将一个重为12N的木块挂在上面，具体如图1所示，当木块达到平衡时，绳中的张力T=.

分析 由题意可知，这是一个三力平衡的问题，解题的基本思路为：选择受力的对象为挂钩，将挂钩受到的所有力在图上表示出来，然后列出相关方程求解.本题分析木块和挂钩达到平衡后的受力情况，此时可以利用相似三角形或者正交分解法均可求解.

解析 以挂钩作为分析研究对象，则它受到木块提供的重力，细绳两端提供的拉力，如图2所示：

用α表示细绳与水平方向的夹角，则由平衡条件可得：2Tsinα=F，

由题意可知，F=12N，

将细绳延长，由几何关系可知：sinα=35，

所以代入2Tsinα=F解得，T=10N.

2 分析法解题技巧

分析法，是一种具有较强目的性的方法，指从待求的量出发，结合已知条件得出有利于求解的数进而求解.分析法解答问题的过程中，一般以未知量作为入手点，利用具体问题所提供的已知条件，并分析未知量公式里面每一个量的表达式，直到顺利求得未知量.利用分析法求解的常用步骤为：①确定未知量，结合实际问题确定待求量;②分析条件，根据题意分析求解未知量的条件;③计算求解，利用分析得到的条件和值等计算求解，得到所求的值.

例2 如图3甲所示，一静止斜面上放置了一个质量等于1kg的木块，现在对木块施加一个与斜面平行且沿斜面向上的拉力F，并于一秒末后将拉力撤回，乙图是木块运动的v-t图像，则拉力F的值为.

分析 本题已知木块的运用情况，因此可以先分析出各不同运动情况阶段对应的加速度的值，分别为a1=12m/s2、a2=-6m/s2，然后结合牛顿第二定律（有加速度的方向物体必然受力作用）求解即可.

解析 由v-t图可知，在0-1s的时间内：a1=12m/s2，

运用牛顿第二定律，则有：

F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1，①，

由v-t图可知，在0-2s的时间内，

有：a2=-6m/s2，

所以木块此时具有一个沿斜面项数的初速度，

结合牛顿第二定律可知：

-μmgcosθ-mgsinθ=ma2，②，

将②代入①式计算可得：F=18N.

3 综合法解题技巧

综合法，指的是通过集零成整，把各个局部的关系确定以后，再综合求得整体的情况进而求解的一种方法.综合法解答问题的过程中，一般是通过逐个分析局部的受力和运动情况，再整合起来求解.利用综合法求解的常用步骤为：①分析局部，根据题意分析研究对象的各个局部受力情况和运动情况，并列出相关式子;②分析整体，观察分析研究对象的整体受力情况和运动情况，并列式求解，最后整理得到所求的值.

例3 如图4所示，水平地面上有一个半球形容器，现将一个质量等于m的小铁球从B点开始，以初速度等于零沿着半球形容易内壁无摩擦的滑下，已知B点与容器底部A点的高度差用h表示，容器的质量等于M，内部的半径等于R，回答下列问题：

（1）容器固定在水平桌面上，小铁球滑动到A点时，容器内壁对小铁球的作用力大小等于？

（2）若容器被放置在光滑的水平地面上，小球滑落到A点时，小铁球相对于容器的速度大小等于多少？此时容器对小球的作用力大小等于？

分析 运用综合法求解本题，难点就在于如何计算容器对小铁球的作用力，本题涉及到的知识点有力学知识，能量知识和动量知识，借助上述知识点帮助求解，分别分析小铁球和半球形容器的受力情况，结合牛顿第二定律求解.

解析 （1）小铁球下滑过程中，只有重力做功，因此机械能守恒，

故有：mgh=12mv2，

即v2=2gh，

點A是圆周上最低的一点，

根据牛顿第二定律，

故有：T-mg=mv2R，

即T=mg+mv2R=mg1+2hR.

（2）容器放置在水平地面上，故小铁球和容器组成的容器在水平方向上不受外力作用，因此该系统在水平方向上动量守恒;小铁球和容器之间没有摩擦力，因此小铁球和容器的总机械能也守恒，

假设小铁球滑到最低处时的速度为v1，容器的速度为v2，

根据动量守恒定律，则有：0=mv1-Mv2，①，

根据机械能守恒定律，则有：

mgh=12mv21+12Mv22，②，

由①②两式可得：

v1= 2ghMM+m，v2= 2m2mgMM+m，

设小球相对于容器的速度大小等于v′，

则：v′=v1-v2= 2ghm+MM，

根据牛顿第二定律可得：T′-mg=mv′2R，

所以T′=mg+m2ghm+MRM

=mg1+2ghm+MRM.

高中物理知識中，力学可谓独树一帜，在整个物理体系中有着十分重要的作用，是学好物理的基础，因此同学们一定要打好基础，认真掌握相关问题的解题方法和技巧，本文所介绍的三种解题技巧，对大多数物理力学问题都适用，同学们在实际解答问题时，应择优选取.

4 整体法解题技巧

在力学的问题中，整体法指的是将题目中所拥有的多个受力的物体作为一个整体进行分析和探究，将这些物理之间所产生的作用力来视为一个整体的、内在的力，来将这些错综复杂的里的关系进行简化，也能够在整体法的帮助之下让学生在解题的过程中来减少受力的分析对象.

整体法是高中物理力学问题中经常使用的一种解题方法，能够帮助学生在解题的过程中将题目信息中所包含的不同力进行整合，问题的主干思想，简化力学的问题，并借此来帮助学生更好地解题.借助整体法，让学生将题目中的局部带入到整体中进行思考，实现化难为简的解题，避免了在解题过程中受到过多受力点的影响而影响解题的思路.

使用整体法能够有效的实现以下的几个目标：第一是简化解题的难度，来提高学生解题的效率以及解题质量;第二是提升学生的综合解题思维能力;第三是引导学生从多个层面进行问题的分析，加深对物理知识的理解运用的同时，能够更好地去应对高中物理的力学问题.

例4 在一个粗糙的表面上，放置一个质量为M的斜面体，斜面体的斜面非常的光滑，并且斜面的倾斜角度为θ，如果现在在这个斜面上的最上端放置一个质量为m的木块，当这块木块往下滑时，随着木块下滑速度的加速，球这个木块在下滑的过程中，斜面体所承受的静摩擦力与支持力各为多少？

这是在高中物理力学中经常会遇到的一个问题，在解题的过程中首先要了解到题目信息中所讲的是这个斜面体的斜面是光滑的，所以在计算的过程中就不用考虑摩擦力的因素，只需要考虑其中重力的因素就可以，同时题目给出的斜面体的角度为θ，如果将木块下滑的速度假设为a时，那么此时a=gsinθ，其中的g表示的是重力加速度，方向是向下的.

通过以上的解题分析，就能够逐渐得到计算的步骤，在求斜面所受到的摩擦力时，结合牛顿第二定律的知识公式F=ma，以及数学中的三角函数的公式内容，就能够获得以下的结论：Fx=macosθ=mgsinθ·cosθ，将整个公式进行简化就能够获得：f=magsinn^2θ/2，

F=（M+m）g-N=masinF=mgsin^2θ，

在进行简化之后能够得到：

N=（M+m）g-mgsin^2θ.

从以上的解题中能够认识到，通过整体法进行解题，能够为学生带来一个更加简化的解题思路，也能够有效地提高解题的效率及质量，切实在整体法的阶梯训练中提升学生整体法解题思维能力的培养与提升，让学生借助整体法来对题目中所出现的多样化的受力整合为更为简单的力进行思考和分析，将复杂多样的受力关系简化，从而帮助学生有效地提高解题效率以及质量，更好地应对物理的力学问题.

5 结语

高中物理知识中，力学可谓独树一帜，在整个物理体系中有着十分重要的作用，是学好物理的基础，因此同学们一定要打好基础，认真掌握相关问题的解题方法和技巧，本文所介绍的三种解题技巧，对大多数物理力学问题都适用，同学们在实际解答问题时，应择优选取.

参考文献：

[1]王奥.高中物理中力学问题的解题技巧[J].商业故事， 2017（9）：12-14

[2]王雪辰.高中物理力学学习方法和解题技巧综述[J].高中数理化，2015（20）：2.

[3]李娜.高中物理力学解题技巧及教学研究[J].数理化学习（教研版），2021（01）：7-8.