高中物理解题的几种方法

2023-08-31韩夏

数理化解题研究 2023年24期

韩夏

(江苏省靖江市刘国钧中学, 江苏泰州 214500)

在高中物理教学中,每个学生都有自己的特点,不可能让所有的学生都使用同一种方法来解答问题,基于此,教师应该考虑到每个学生的独特性和差异性.在教学中,重视对学生解题思维的训练,除此以外,学生作为学习和解决问题的主体,在学习过程中也应找到适合自己的学习方法,有意识地培养自己解决问题的能力,以此提高高中物理的学习效率.

1 高效解题之整体法

整体法就是将物体系统作为研究的对象,从整体以及全过程的角度对物理现象的本质和规律进行把握.所以,在解题的过程中,教师可以引导学生借助整体法对问题进行求解[1].高中物理的教学目标不仅是帮助学生掌握不同的物理知识,还应更注重实际解决问题的能力,为学生的高考甚至未来的发展奠定基础.在这一目标的影响下,培养学生解决问题的能力和思维能力是非常重要的.

例1 如图1所示,人和车的质量分别为m和M,已知人用水平力F拉绳子,绳子两端都为水平方向.在光滑的水平地面上,忽略滑轮质量以及摩擦力的情况下,假设人和车都保持相对静止,那么车的加速度为大?

图1 例1图示

例2 如图2所示,一根细绳将两个质量不明确的小球竖直悬挂.现在对a实施一个向左偏下30°的恒力,并对b持续施加一个向右偏上30°的等大的恒力,使其最后达到平衡,那么其平衡状态下的图可能是( ).

图2 例2图示

解析首先这一例题需要结合图示与文字进行分析,要想找到平衡状态的图,就需要分析细绳对两个小球的拉力方向.因此,可以利用整体法对这一例题进行求解.首先,教师可以引导学生对a、b两个小球以及细绳看作一个整体,并对这一整体进行受力分析:已知,这一整体一共受到五个力的作用:两个重力(ma+mb)g、两个小球上的恒力(Fa、Fb)以及绳子对两小球的拉力T1.所以,为了使得整体出图平衡状态,那么整体所受到的合力需要为0.又因为Fa=Fb,但是二者力的方向相反,所以可以相互抵消.并且(ma+mb)g的方向是竖直向下的,所以绳子对整体的拉力T1是竖直向上的.可以对两个小球进行分开分析,将b小球作为研究对象可以知道b球受到了三个力,即重力mbg、恒力Fb、拉力T2.根据题目已知恒力向右偏上30°,所以平衡时拉力T2的方向是与恒力Fb与重力mbg的合力相反的方向,所以选项A正确(如图3所示).

图3 受力分析图示

2 高效解题之假设法

假设法是物理解题的重要方法之一.假设法需要在原题条件的基础上[2],通过添加一些条件或减去一些条件使问题变得简便易解.因此,在解题教学时,教师应当注重学生假设思维的培养,促使学生学会使用假设法.

例3 如图4所示,在一根一端已经被固定的弹簧上悬挂着一个质量为m0的平盘,已知盘中有一质量为m的物体.当平盘处于静止状态时,弹簧的长度比自然长度伸长了L.现在向下拉弹簧,使其再伸长△L后松手放开.假设弹簧处于弹性限度以内,那么刚松开手时平盘对物体的支持力为( ).

图4 例3图示

解析已知这一例题中平盘内的物体是需要进行受力分析的研究对象.根据牛顿第二定律可以对物体的受力分析,然后再根据平衡位置的平衡条件进行联立求解.但是这一求解方法较为麻烦,所以,教师可以引导学生使用假设法将问题化简,从而使解题过程变得简单:可以先假设题干中所给出的条件△L=0,即指的是没有将平盘下拉而松手放开,所以弹簧的长度并不会发生变化,此时平盘对物体的支持力为mg.将△L=0代入四个选项中,可以得到选项A的结果为mg,所以A选项正确.

例4 如图5所示,甲、乙两个物质的重量分别为m1、m2,且m1=2 kg、m2=3 kg.且甲叠放在乙上,甲、乙之间的动摩擦因数μ1=0.6,物体乙与平面之间的动摩擦因数μ2=0.5.用一水平拉力F作用于乙上,两物体沿着水平方向向右做匀速直线运动.假设F突然为0,那么甲物体在水平方向上的受力情况为( ).(g=10 m/s2)

图5 例4图示图6 甲物体受力示意图

A.F=12 N,方向向右

B.F=12 N,方向向左

C.F=10 N,方向向右

D.F=10 N,方向向左

解析对题干进行分析,当F突然变为0时,甲、乙两物体一起沿着水平方向运动,所以甲、乙运动的加速度可以由牛顿第二定律求解得出.对甲物体所受的摩擦力进行分析,假设该摩擦力小于其所受的最大静摩擦力,如图6所示,假设甲、乙两个物体一起沿着水平方向运动,所以由牛顿第二定律得到μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a,解得a=5 m/s2,从而得到甲受到的摩擦力为f1=m1a=10 N,又因为f=μ1m1g=12 N.因此可以得到f1