高一力學(xué)知識(shí)系列和解題方法指導(dǎo)

孫其成

一、知識(shí)系列

（一）運(yùn)動(dòng)學(xué)與靜力學(xué)

高一物理運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究描述運(yùn)動(dòng)的物理量及常見機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，靜力學(xué)主要研究有關(guān)力的基礎(chǔ)知識(shí)和共點(diǎn)力平衡的規(guī)律.此是學(xué)習(xí)高中物理的預(yù)備內(nèi)容，是力學(xué)的基礎(chǔ).

1.運(yùn)動(dòng)學(xué)

（1）描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的主要物理量有時(shí)間、位移、速度、加速度.

（2）直線運(yùn)動(dòng)：主要研究最簡(jiǎn)單、最基本的勻變速直線運(yùn)動(dòng).其基本規(guī)律是

作為勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)例有自由落體運(yùn)動(dòng)（可看成v0=0，a=g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)）和豎直上拋運(yùn)動(dòng)（可看成豎直向上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)，也可統(tǒng)一看成豎直向上的勻減速運(yùn)動(dòng)）.

（3）曲線運(yùn)動(dòng)：主要研究拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng).

①拋體運(yùn)動(dòng)可看成是水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向勻變速直線運(yùn)動(dòng)（加速度為g）的合運(yùn)動(dòng).

②描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有線速度、角速度、周期、向心加速度等，它們間的關(guān)系是

2.靜力學(xué)

（1）常見的三種力，力的合成與分解.

常見的三種力是重力、彈力和摩擦力.彈力產(chǎn)生于相互接觸且發(fā)生形變的物體間，方向與自身形變方向相同;摩擦力產(chǎn)生于相互擠壓且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的粗糙接觸面間，方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反.力的合成與分解遵循平行四邊形定則.

（2）共點(diǎn)力的平衡

研究對(duì)象處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)，平衡條件是合外力為零.

（二）運(yùn)動(dòng)和力

研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容，牛頓定律是動(dòng)力學(xué)的核心內(nèi)容，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)都適用.

1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律

牛頓第一定律揭示了運(yùn)動(dòng)和力的定性關(guān)系，揭示了物體的慣性.牛頓第三定律反映了作用力與反作用力大小、方向的關(guān)系，適用于各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下相互作用的物體間.

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況和從運(yùn)動(dòng)情況確定受力是用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類基本問題，解題的關(guān)鍵是用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度.

2.曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力

此是動(dòng)力學(xué)知識(shí)在曲線運(yùn)動(dòng)上的具體應(yīng)用，是動(dòng)力學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步拓展和延伸.

（三）功和能

通過對(duì)功能關(guān)系的討論，完成對(duì)能量概念的更深入的認(rèn)識(shí).既是力學(xué)問題的基礎(chǔ)和綜合，也是學(xué)習(xí)其他物理學(xué)知識(shí)的重要基礎(chǔ).

1.功和功率

力和物體在力的方向發(fā)生位移是做功的兩個(gè)必要因素，恒力做功的公式是W=Flcosα.

二、解題方法指導(dǎo)

1.運(yùn)動(dòng)學(xué)

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式或推論，已知任意三個(gè)物理量可求另外兩個(gè).運(yùn)動(dòng)學(xué)中常用公式和圖象描述運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

運(yùn)動(dòng)過程較復(fù)雜的問題應(yīng)注意畫出過程示意圖.弄清各個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，應(yīng)用相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.解答追及、相遇問題時(shí)應(yīng)注意明確兩物體的時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系，分析臨界狀態(tài)、找出臨界條件是解決這類問題的關(guān)鍵.

研究曲線運(yùn)動(dòng)常用方法是運(yùn)動(dòng)的合成與分解.合運(yùn)動(dòng)與其分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性、等效性，遵循平行四邊形定則，通常根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解，物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為合運(yùn)動(dòng).

2.靜力學(xué)

可用假設(shè)法分析判斷彈力或摩擦力，求解合力或分力，解決力的平衡問題.除了應(yīng)用計(jì)算法，還可應(yīng)用圖解法定性地分析研究對(duì)象的受力及其變化.

分析共點(diǎn)力平衡問題的基本方法：

（1）合成法或分解法：當(dāng)物體受三力作用處于平衡時(shí)，此三力必共面共點(diǎn)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等值反向.

（1）確定研究對(duì)象（某物體，或物體的一部分，或整體）;

（2）分析對(duì)象的受力和運(yùn)動(dòng)情況;

（3）建立坐標(biāo)系或選定正方向;

（4）運(yùn)用定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解.

說明：對(duì)應(yīng)用牛頓第二定律解網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)問題，在對(duì)研究對(duì)象受力分析后，應(yīng)弄清什么力提供向心力，作網(wǎng)心、半徑、圓弧，取指向同心為正方向，根據(jù)向心力公式列方程求解.

4.功和能

應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路和方法：

（1）確定研究對(duì)象及其研究過程;

（2）受力分析，明確各力做功正、負(fù)及初、末狀態(tài)動(dòng)能;

（3）根據(jù)定理列方程求解.

應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路和方法：

（1）確定研究對(duì)象及其研究過程;

（2）受力分析，考察守恒條件;

（3）選取零勢(shì)能參考平面，明確初、末狀態(tài)機(jī)械能;

（4）根據(jù)定律列方程求解.

說明：應(yīng)用能量守恒定律解題時(shí)，應(yīng)分清研究過程有多少種形式的能在轉(zhuǎn)化，分別列出初、末狀態(tài)能量的表達(dá)式，或列出減少的能量和增加的能量的表示式，根據(jù)其等量關(guān)系列方程求解.

對(duì)較復(fù)雜力學(xué)綜合問題，應(yīng)注重分析物理過程，常采用分階段，兩個(gè)階段的交接點(diǎn)受力的變化、狀態(tài)的特點(diǎn)，往往是解題的關(guān)鍵，對(duì)不同的階段或整個(gè)過程靈活選擇相關(guān)力學(xué)規(guī)律求解.

力學(xué)中常用解題方法有：①正交分解法;②整體法和隔離法;③圖象法;④極限分析法（或臨界法）;⑤假設(shè)法;⑥程序法.