高中物理動(dòng)量守恒和能量守恒解題方法探究

汪德友

摘要：隨著我國新課改深入發(fā)展，教育模式、育人理念隨之革新，在教授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)同時(shí)還需教授學(xué)生解題方法，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算能力、分析理解能力等核心素養(yǎng)，落實(shí)新時(shí)代立德樹人教育目標(biāo)，繼而提高課堂教學(xué)綜合質(zhì)量。本文通過探究高中物理動(dòng)量守恒和能量守恒解題方法，以期提高高中物理教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高中物理;動(dòng)量守恒;能量守恒;解題方法

高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，為有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革目標(biāo)，優(yōu)化配置新時(shí)代教育資源，物理教師需從知識(shí)技能、思想情感、價(jià)值觀念等方而出發(fā)給予學(xué)生科學(xué)指導(dǎo)，其中解題方法就是學(xué)生需掌握學(xué)習(xí)技能之一，為學(xué)生合理運(yùn)用物理知識(shí)解決具體問題奠定基礎(chǔ)，一旦學(xué)生不能有效運(yùn)用解題方法，將影響學(xué)生物理學(xué)習(xí)綜合成效?；诖?，為提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，探究物理動(dòng)量守恒和能量守恒解題方法顯得尤為重要。

一、高中物理動(dòng)量守恒解題方法

首先學(xué)生需掌握動(dòng)量守恒知識(shí)點(diǎn)，如定義、公式、實(shí)驗(yàn)方法等，其次學(xué)生需具備一定計(jì)算能力、分析思考能力、繪圖等能力，能在建模法、數(shù)形結(jié)合法等解題方式加持下達(dá)成解決動(dòng)量守恒問題的目的，最后學(xué)生需具備自主學(xué)習(xí)能力，可在累積動(dòng)量守恒解題經(jīng)驗(yàn)前提下學(xué)習(xí)新方法、新理念，為學(xué)生持續(xù)優(yōu)化解題體系奠定基礎(chǔ)。

如題：有一個(gè)平板車質(zhì)量為M，在光滑平而上行駛，其中1.25m為小車平臺(tái)高度，4m/s是小車向右行駛速度，m=M/2是平板車在運(yùn)動(dòng)過程中某刻木塊放置質(zhì)量，且置于平板車右端，在m墜地時(shí)與平板車左側(cè)距離為0.5m，請(qǐng)問（1）木塊、平板車在木塊掉落時(shí)速度分別是多少？（2）假設(shè)2m為平板車長度，木塊與平板車之間的摩擦因數(shù)是多少？

解析：（1）在相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中m、M不受外力影響，處于動(dòng)能守恒狀態(tài)，木塊脫離平板車時(shí)呈平拋狀態(tài)，在落地時(shí)所產(chǎn)生距離是二者位移之和，根據(jù)MV=MV-mV，以及運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)知識(shí)，得到h=l/2gt，通過計(jì)算得到V=3m/s，V=2m/s，其中-2m/s表示木塊速度呈向前狀態(tài)。（2）根據(jù)動(dòng)能守恒得到μmgL=1/2MVl/2MV2-1/2mV，解得μ=0.25.

學(xué)生在解答此類問題時(shí)心看清系統(tǒng)是否存在動(dòng)能守恒現(xiàn)象，尤為關(guān)注己知條件中是否提及“光滑”這一因素，用以判斷是否可以運(yùn)用相應(yīng)定律與公式，如若不存在守恒現(xiàn)象則需運(yùn)用動(dòng)能定理、動(dòng)量定理予以解答。注意分析位移、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、能量及對(duì)應(yīng)功之間的關(guān)聯(lián)。其中，相對(duì)位移與滑動(dòng)摩擦力乘積為摩擦生熱量，在動(dòng)量守恒問題中較為常見。只有仔細(xì)分析己知條件，熟練運(yùn)用公式、定理等知識(shí)，掌握動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)力學(xué)等相關(guān)規(guī)律，加之嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算思維，才能正確解決相關(guān)問題[1]。

二、高中物理能量守恒解題方法

首先學(xué)生需充分掌握能量守恒相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，如定義、公式、實(shí)驗(yàn)方法等，其次學(xué)生需具備一定運(yùn)算能力、獨(dú)立思考能力、建模等能力，能通過計(jì)算解決物理能量守恒問題，最后學(xué)生需具備自主學(xué)習(xí)能力，樹立自主學(xué)習(xí)意識(shí)，在積累能量守恒解題經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上積極應(yīng)用全新解題思路，豐富解題模式，優(yōu)化解題理念，使學(xué)生能夠有效解決物理能量守恒問題。

如題：有質(zhì)量為M且長度為L的木塊，其端點(diǎn)為A和B，0為中點(diǎn)，以V為基準(zhǔn)在光滑水平而上運(yùn)動(dòng)，將長度可忽略不計(jì)且質(zhì)量為m小木塊運(yùn)動(dòng)至B端，其初速度為O，小木塊與木塊之間摩擦力為μ，請(qǐng)問在什么范圍內(nèi)V能使小木塊m停留在A與O之間？

解析：此問題側(cè)重考核學(xué)生能量守恒知識(shí)運(yùn)用能力，部分機(jī)械能因滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，并在物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中產(chǎn)生熱量即Q=F滑S相對(duì)運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力則為F滑，接觸物（m）相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離為S相對(duì)運(yùn)動(dòng)。M與m相互作用合外力是0，設(shè)二者相對(duì)靜止速度為v，得到（M-m） v=Mv①，運(yùn)用能量守恒定律得到l/2Mv=1/2Mv+1/2Mv+Q②，滑動(dòng)摩擦力內(nèi)能轉(zhuǎn)化為Q=μmgs③，L/2≤s≤L④，根據(jù)①、②、③、④可知v范圍為≤v0≤，繼而得到答案。

學(xué)生在解答能量守恒相關(guān)問題時(shí)需明晰能量轉(zhuǎn)化情況，如題所示有滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生，說明部分內(nèi)能由機(jī)械能轉(zhuǎn)化得來，繼而找到解題方向，提高解題精準(zhǔn)度，同時(shí)學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)運(yùn)用繪圖法解決該問題，先將己知條件運(yùn)用圖例形式展示出來，通過畫草圖、找己知條件、精確計(jì)算，合理運(yùn)用能量守恒知識(shí)解答問題。

三、高中物理動(dòng)量守恒、能量守恒解題方法運(yùn)用方略

首先，學(xué)生需仔細(xì)閱讀題目，找出題日中的己知條件，連想到所需物理知識(shí);其次，學(xué)生應(yīng)夯實(shí)物理基礎(chǔ)，所謂“萬變不離其宗”，無論問題如何轉(zhuǎn)化均與物理基礎(chǔ)知識(shí)息息相關(guān)，為此學(xué)生需樹立良好的學(xué)習(xí)意識(shí)，在解題進(jìn)程中靈活運(yùn)用物理基礎(chǔ)知識(shí)，跳脫難題、怪題訓(xùn)練“怪圈”，提升自身基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用能力;最后，學(xué)生應(yīng)找到適合自己的解題思路，建立良好的解題體系，例如啟用“錯(cuò)題本”，將在動(dòng)能守恒、能量守恒解題進(jìn)程中遇到的問題記錄在冊(cè)，以解析、重難點(diǎn)、解題過程、易錯(cuò)點(diǎn)等為記錄基點(diǎn)，確保學(xué)生物理解題能力得以提升，助其掌握更多物理解題方法[2]。

結(jié)束語

綜上所述，為提高學(xué)生物理動(dòng)能守恒、能量守恒解題能力，教師應(yīng)科學(xué)開展教學(xué)活動(dòng)，做好基礎(chǔ)知識(shí)講解工作，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)訴求靈活創(chuàng)設(shè)訓(xùn)練習(xí)題，避免打擊學(xué)生學(xué)習(xí)自信心，在此基礎(chǔ)上多加練習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生形成自主練習(xí)體系，找到更多解題方式，使物理知識(shí)得以靈活運(yùn)用，繼而落實(shí)高中物理解題方法教學(xué)日標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]王建中.高中物理動(dòng)量守恒和能量守恒解題方法探究[J].數(shù)理化解題研究，2018，（28）：55-56.

[2]林榮養(yǎng).動(dòng)量、能量守恒定律在原子物理學(xué)中的應(yīng)用[J].數(shù)理化解題研究（高中版），2019，000（003）：31-32.