高中物理动力学解题思路与方法探究

张清兄

(甘肃省永靖中学 731600)

高中物理是很多学生高中阶段的学习难点，与初中物理相比，其知识量增大、理论性增强、系统性增强、综合性增强，对学生的物理学科全面能力提出了更高的要求.动力学是高中物理的重要组成部分，是力学的一个分支，也是很多其他学工程学科的基础，学好动力学不仅能够提高学生的物理成绩，还能够解决很多生活中遇到的实际问题.

1 高中学生在物理动力学学习过程中存在的问题

1.1 学生能力不足，没有掌握复杂的知识体系

高中物理与初中物理相比，知识体系更加庞大，问题也变得更加抽象(如电磁场中的质点)，这要求学生不仅要有严密的逻辑思维能力，还要有一定的空间想象能力.然而有的学生还不具备解答复杂问题的能力，在遇到问题时只能看到浅显的、题目表面所展现的东西，对于隐藏在题目中的信息无法发现，这就会导致在做题时条件不够，无法进行解题步骤.

1.2 学生考虑问题单一，解题急于求成

很多学生在解题时，并非对题目不理解，而是过于急躁与马虎，只读了一遍题目，就觉得自己掌握了问题的核心，做题时马马虎虎不严谨，明明是自己会解的题目，却依然得不了高分.有的学生看不到问题背后的考察点，看到题目中提到功率就只想着从功入手，而不去考虑是不是可以从能量问题入手，忽略了知识与知识之间的关联性，考虑问题单一片面.还有的学生在解答问题时，一味的追求速度，审题不够仔细，只对题目一知半解就以为自己能够得到正确结果，这种情况在多选题中表现的尤其明显.这些学生做选择题时，只考虑到了其中一种可能，看到一个正确选项，就觉得正与自己计算的结果一致，也不考虑其他选项的其他可能，便果断的选择一个，之后就着急去做下一道题，因而可能白白失去了一半的分数.

2 物理动力学的解题思路与方法探究

2.1 使用分类讨论，明确解题思路

分类讨论法是解答力学问题最常用的方法，学生在做题时首先要认真读题，将题干中的隐藏条件找出来，再根据不同的可能性将所有的情况都罗列出来，这是多选题最关键的一步.

例如，在学习人教版高中物理动力学摩擦力相关知识时，为了使学生学会分类讨论，教师可以以2019全国1卷第六题为例.举例如图1所示，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则在此过程中：A.水平拉力的大小可能保持不变；B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加；C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加；D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加.

图1

对M进行受力分析，M全程静止，设斜面夹角为α，M在斜面方向上受力平衡，即mgsinα、T、摩擦力f三个力相平衡.已经得出T持续增大，此时就有三种可能的情况需讨论：1.T一直比mgsinα小，则f与T方向一致，且越来越小.2.T一直比mgsinα大，则f的方向与T相反，且越来越大.3.随着T的增大，T从比mgsinα小变成比mgsinα大，f的方向由斜向上变为斜向下，且先变小再变大.由于没有相关系数的具体大小，三种情况都有可能出现，因此都要考虑进去.所以C选项错误，D选项正确.分类讨论是十分重要的解答思路，力学的题目变化多端，要学会举一反三，灵活运用.

2.2 巧用极限法，提高解题效率

极限法是物理动力学中常用的一种答题技巧，多用来解答选择题，一般学生利用无穷大或无穷小作为大或者小的极限，可以化繁为简，很快的得到问题的答案，提高解题的效率.

例如，在学习人教版高中物理动力学质量与速度相关知识时，教师就可以教学生用极限法解答类似的问题.光滑的水平面上放着两块长度相同的木板，质量分别是M1和M2，在木板的左端分别放了两个相同的物块，从静止开始，分别在水平力F1、F2的作用下开始向右滑动(两个物体间的μ相等)，当物块滑到木板右端时，M1和M2的速度分别为V1、V2，则( ).

A.若F1=F2，M1>M2，则V1>V2

B.若F1=F2，M1V2

C.若F1>F2；M1=M2，则V1>V2

D.若F1V2

对于不需要详细解答过程的选择题，教师可以教学生们用极限法来解答类似的问题.如当M1>M2时，使M1无穷大，当物块移动时，M1将获得非常小的加速度，从左端到右端的速度增加量也会非常小，最终获得的速度V1自然也非常小，因此A选项错误，同理，B选项正确.由于两个物体间的μ相等，M1=M2，木板加速的时间越长获得的速度越大.木板加速的时间由物块运动的时间决定，假设F1无穷大，M1上的物块瞬间移动到右端，M1加速的时间极短，速度的增加量极小，因此C选项错误，同理，D选项正确.

2.3 使用目标转化法，理顺做题逻辑

在解答动力学题目的过程中，有时无法一下找到与所求结果相关的量的数值，需要从所求的结果往前推.先确定目标，找到含目标的方程式，找出方程式中的未知量作为新目标，再针对新目标写出方程式，一步一步将所求的目标与已知的条件联系起来，这种方法就是目标转化法.

例如，在学习人教版高中物理功能关系与曲线运动时，教师可以教学生利用目标转化法解答相关问题.abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点.一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为多少？

2.4 巧用辅助图形，解决动态平衡

矢量既有大小，又有方向，且运算时满足平行四边形法则，在动态平衡的解题过程中，如果可以有效的运用矢量圆做辅助模型就可以很好的化繁为简，解决力的变化问题.

例如，在学习人教版高中物理动力学中共点力平衡的问题时，教师就可以教给学生以矢量圆为辅助模型，解决三力平衡的问题.举例如图2(a)所示，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α.现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变.则在OM由竖直被拉到水平的过程中：A.MN上的张力逐渐增大.B.MN上的张力先增大后减小.C.OM上的张力逐渐增大.D.OM上的张力先增大后减小.

图2

类似的三力平衡题目都可以用矢量圆(如图2(b)-(f))进行解答，学生熟悉了之后甚至不用画图就可直接得到结果，大大提高了答题速度.

总而言之，高中物理动力学是高中物理的重难点所在，各个单元之间的内容相互关联，联系密切，题目也是变化多端.教师要善于总结，将合适的方法教给学生，使学生在解题过程中能够更加得心应手，提高答题效率，节省答题时间.分类讨论法、极限法、目标转化法、辅助图形法都是动力学解题过程中常用的方法，学生要认真学习，举一反三，学会在不同的题目中运用不同的方法，或者学会用同样的方法解决类似的问题.学生要先将基础知识学习牢固，在掌握了公式定义及其原理之后，才能够更好的将答题技巧运用到解题过程中，最适合自己的方法就是最好的解题方式.