高中物理力學(xué)與電學(xué)綜合題解題方法

摘 要：力學(xué)和電學(xué)一直以來都是高中物理的重點(diǎn)知識，在近幾年的理科高考中力學(xué)與電學(xué)綜合題的考查越來越頻繁，所占的分值也越來越大。這種題型將力學(xué)與電學(xué)知識有機(jī)結(jié)合，不僅對學(xué)生的知識運(yùn)用能力提出了較高的要求，也十分重視綜合分析能力的培養(yǎng)。在文章中筆者首先介紹了電學(xué)與力學(xué)綜合題的本質(zhì)及常見的思維誤區(qū)；然后結(jié)合自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)探討了電力綜合題的解題方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：高中物理；電學(xué)；力學(xué)；綜合題；解題方法

在物理學(xué)習(xí)中力學(xué)和電學(xué)的知識有著緊密的聯(lián)系，力電綜合題以其思路復(fù)雜、綜合性強(qiáng)、涉及面廣等特點(diǎn)，一直是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一大難題。在解決力學(xué)與電學(xué)綜合題的過程中，同學(xué)們常常忽略了題目中暗含的內(nèi)在聯(lián)系，解題時(shí)就一籌莫展，究其原因是缺乏解題方法的指導(dǎo)。因此，對于高中物理中的力學(xué)與電學(xué)綜合題解題方法進(jìn)行研究，就顯得十分重要了。

一、 力電綜合問題的本質(zhì)及思維誤區(qū)

力學(xué)與電學(xué)綜合題實(shí)際上是出題人對知識點(diǎn)的綜合考查，經(jīng)常出現(xiàn)在物理卷的壓軸題目中。通過對相關(guān)題目的分析不難發(fā)現(xiàn)，力電綜合題并非是電學(xué)問題，而更傾向于力學(xué)知識的運(yùn)用。簡而言之，就是在電學(xué)環(huán)境下來解決力學(xué)問題，在本質(zhì)上與力學(xué)問題沒有太大出入，只是限定了特殊的條件。而同學(xué)們在此類題型中主要存在以下幾個(gè)問題：其一，同學(xué)們基礎(chǔ)知識不過關(guān)，受力分析不全面。在力學(xué)問題中受力分析直接影響著解題思路，一旦存在漏力的現(xiàn)象，求解過程就走向了死胡同。其二，沒能結(jié)合具體問題具體分析。在帶電粒子的運(yùn)動問題中，粒子會受到多種因素的影響，而同學(xué)們盲目的套用定理公式，解題思路也就出現(xiàn)了問題。最后，我們對力學(xué)與電學(xué)綜合題不適應(yīng)，對定理的運(yùn)用太死板。在此類題目中需要對牛二定律、機(jī)械能守恒與能量守恒定律進(jìn)行靈活的使用，但是以我們目前的物理學(xué)習(xí)水平而言缺乏這樣的意識和能力。

二、 力電綜合問題的解題方法

（一） 考慮題目的落腳點(diǎn)，理清思路

要想提高力學(xué)與電學(xué)綜合題的解題能力，首先要理清思路明確題目中的落腳點(diǎn)。然后根據(jù)題目中所涉及到的物理現(xiàn)象，運(yùn)用相關(guān)的電學(xué)或者力學(xué)知識進(jìn)行解答。

例A：a、b、c是一個(gè)豎直平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)，ab垂直于水平面，且∠bac為60°，ac的長度為ab的1.5倍。將質(zhì)量為m的小球以某動能從a點(diǎn)向右拋出，而小球在運(yùn)行過程中軌跡恰好經(jīng)過b點(diǎn)。在小球帶點(diǎn)的情況下，假定其電荷量為Q，并且添加一個(gè)勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向與△abc平行。此時(shí)以同動能再次從a點(diǎn)拋出小球，小球在達(dá)到b點(diǎn)時(shí)動能已經(jīng)是初動能的3倍，而以同動能向左拋出則經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)動能為初動能的6倍。求無勻強(qiáng)電場時(shí)，小球經(jīng)過b點(diǎn)的動能；勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度和方向（如下圖）。

通過對題目的仔細(xì)審視，我們可知該題大篇幅涉及物體運(yùn)動的相關(guān)知識，因此我們也應(yīng)該著重使用力學(xué)知識進(jìn)行解答。再無電場的影響下利用動能定理就能輕松的解決小球在b點(diǎn)的動能；而在電場的作用下，利用題目中ab和ac的比值關(guān)系得出ac的垂直高度為ab的3倍，結(jié)合能量守恒求出小球的初動能，然后利用勻強(qiáng)電場的等勢線解出場強(qiáng)的大小。由此題可以看出，只要學(xué)生在題目中找到了考點(diǎn)的落腳點(diǎn)就能利用所學(xué)知識進(jìn)行分析，難題也自然就迎刃而解。

（二） 建立已知條件聯(lián)系，力電結(jié)合

在力學(xué)與電學(xué)綜合題的解題過程中，還需要注意將題目中的已知條件進(jìn)行聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)力學(xué)知識與電學(xué)知識的有機(jī)結(jié)合。

例B：兩個(gè)上沿相連的斜面，其與地面所成的夾角均為α，2根長度L質(zhì)量分別為2m與m的金屬棒利用金屬導(dǎo)向形成閉合回路。然后將其分別置于兩個(gè)斜面上，已知受到垂直于斜面的場強(qiáng)為B的磁感應(yīng)力，閉合回路中電阻為R，金屬棒與斜面的摩擦因數(shù)為μ，并且金屬棒勻速下滑。求2根金屬棒受到的安培力是多少？金屬棒的下滑速度是多少？

在分析這個(gè)問題的過程中，我們應(yīng)該首先意識到該題目是對力學(xué)與電磁學(xué)的有機(jī)結(jié)合，兩相聯(lián)系之下才能發(fā)現(xiàn)題目中蘊(yùn)含的方法。通過閉合系統(tǒng)中兩根金屬棒的平衡可以得出金屬棒的安培力大小，再進(jìn)一步結(jié)合電動勢能與歐姆定律求出金屬棒的速度大小。

（三） 分析物體運(yùn)動過程，力電轉(zhuǎn)化

在力電綜合題的解題過程中，還可以充分的利用物理運(yùn)動過程進(jìn)行動態(tài)的分析，從而將復(fù)雜的問題簡單化。

例C：兩根相聚0.5米的金屬軌道上，用阻值為2Ω的電阻進(jìn)行連接。然后將質(zhì)量為m=0.2kg的金屬棒放置在軌道上，當(dāng)金屬棒受到恒定拉力開始勻速運(yùn)動時(shí)，在10s后速度達(dá)到了4m/s，15秒時(shí)撤去拉力，保持金屬棒重電流為0。求金屬棒受到了拉力大小以及電磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況。

這道題可以通過金屬棒速度由0→4，再由4→0這兩個(gè)過程進(jìn)行分析，通過題目勻速運(yùn)動可知金屬棒的總受力為零，于是求解得出金屬棒的拉力大小。然后再通過加速和減速的過程，進(jìn)一步求出電磁感應(yīng)的變化情況。

三、 結(jié)語

力學(xué)與電磁學(xué)的內(nèi)容是物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的基本組成部分，這是毫無疑問的，電磁學(xué)部分的知識與力學(xué)基礎(chǔ)知識有著密切聯(lián)系。在學(xué)習(xí)過程中我們應(yīng)該在題目中準(zhǔn)確的抓住力學(xué)與電學(xué)的聯(lián)系，從而利用所學(xué)知識進(jìn)行問題的解答。

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作者簡介：

王宏宇，遼寧省本溪市，遼寧省本溪市第一中學(xué)。