淺談物理研究對象的選取

山東省壽光市第五中學 張德新 王 虹

研究對象的選取恰當與否是正確分析和順利解決物理問題的必要條件和關鍵環(huán)節(jié)之一。正確分析、解決物理問題，首先必須確定研究對象，如果研究對象確定得不合理或錯誤，必將增加分析物理問題的難度，或使問題的解決陷入困境，甚至是絕境，所以研究對象的選取正確與否、是否合理恰當，將直接影響到正確分析、解決物理問題的難易度和成敗。

例題1：如圖1所示，站在汽車上的人用手推車的力為F，腳對車向后的靜摩擦力為Ff，下列說法正確的是（ ）

圖1

A．當汽車勻速運動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數和為零

B．當汽車加速運動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數和為正功

C．當汽車減速運動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數和為正功

D．不管汽車做何種運動，F(xiàn)和Ff的總功和總功率都為零

【分析與解答】如果以人為研究對象：

A．當汽車做勻速直線運動時，車對人的推力和摩擦力的大小相等，人對車的推力做正功，腳對車的摩擦力做負功，做功的代數和為0。故A正確。

B．當汽車加速運動時，車對人的摩擦力大于車對人的推力，則人對車推力所做的正功小于腳對車摩擦力做的負功，做功的代數和為負功，故B錯誤。

C．當汽車減速運動時，車對人的摩擦力小于車對人的推力，則人對車推力所做的正功大于腳對車摩擦力做的負功，做功的代數和為正功。故C正確。

D．只有汽車做勻速運動時，F(xiàn)和Ff總功才為零。故D錯誤。

故選AC。

如果此題轉換為以車為研究對象，學生只對車進行研究，即使絞盡腦汁，苦思冥想，也無濟于事，最終無法判斷。

由此可見，研究對象的選擇正確與否，直接決定著分析、解決物理問題的成敗。

例題2：（2016·天津高考）我國高鐵技術處于世界領先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車，如圖2。假設動車組各車廂質量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比，某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1和5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組（ ）

圖2

A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反

B．做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2

C．進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時的速度成正比

D．若改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度變?yōu)樵瓉淼?倍。

【分析與解答】

動車啟動時，乘客隨車廂加速運動，加速度方向與車的運動方向相同，故乘客受到車廂的作用力方向與車運動方向相同，選項A錯誤；動車組運動的加速度以第 6、7、8 節(jié)車廂為整體則有F5、6-3kmg=3ma，解得F5、6=0.75F；以第 7、8 節(jié)車廂為整體有F6、7=2ma+2kmg=0.5F；故第5、6節(jié)車廂與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2，選項B正確；在動車關閉發(fā)動機停止過程中，根據動能定理有解得可知進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時速度的平方成正比，選項C錯誤；8節(jié)車廂有2節(jié)為動車時的最大速度為若8節(jié)車廂有4節(jié)為動車時的最大速度為選項D正確。

此題B選項，如果求第5、6節(jié)車廂間的作用力，單獨將第5或者第6節(jié)車廂作為研究對象受力分析很難求出；若想求出，需要分別對第7和第8節(jié)車廂作為研究對象進行受力分析列方程求解，或者對第7和第8車廂作為整體進行受力分析，均不如把第6、7、8三節(jié)車廂作為整體研究簡潔方便。同理，求第6、7節(jié)車廂間的作用力，單獨將第6或者第7節(jié)車廂作為研究對象受力分析也很難求出。

所以，在解決物理問題時，研究對象選擇正確，往往柳暗花明。到底要選擇一個物體為研究對象，還是多個物體為研究對象，到底選取哪一個物體為研究對象，孰優(yōu)孰劣，孰簡孰繁，要根據實際情況，具體問題具體分析，不管怎樣選取，都應本著簡潔方便的原則，怎樣有利于問題的解決，就怎樣選取，只有靈活地選取研究對象，才能起到事半功倍的效用。

參考文獻

［1］張泉.世紀金榜高中全程復習方略課時作業(yè)本（物理）［M］.延邊:延邊大學出版社，2018.

［2］周久璘.如何選取研究對象［J］.中學物理教學參考，1994（08）.