高中物理力學(xué)問(wèn)題的解題技巧

方晨

【摘 要】 力學(xué)問(wèn)題是高中物理教學(xué)中的難點(diǎn)，也是歷年高考試題的重點(diǎn).考核學(xué)生對(duì)于物體受力的分析，考驗(yàn)學(xué)生們的邏輯思維能力.因此，本文將重點(diǎn)對(duì)于高中階段力學(xué)問(wèn)題的相關(guān)解題技巧進(jìn)行分析.

【關(guān)鍵詞】 力學(xué)問(wèn)題;解題方法;思路分析

1 受力圖分析解題技巧

受力圖，即指分析研究對(duì)象受到的各種力的作用，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的圖示.對(duì)于受力圖分析的問(wèn)題，一般通過(guò)受力圖表示出分析對(duì)象受到的外力和對(duì)象本身具有的力，結(jié)合受力圖尋找解題的一般規(guī)律，進(jìn)而求解相關(guān)物理問(wèn)題.受力圖分析問(wèn)題的常用解題步驟為：①結(jié)合實(shí)際條件分析研究物體的受力個(gè)數(shù)并作圖表示;②結(jié)合研究物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷其受力情況（主要包括牛頓第三定理和牛頓第二定律判斷）;③理清思路，進(jìn)行解題，分析清楚物體的受力情況以后，利用題中已知條件求解即可.

例1 將兩根輕桿豎直放在水平地面上，且兩桿之間水平距離相距4m，小夏將一根長(zhǎng)為5m的細(xì)繩的兩端分別系在這兩根豎直桿的頂端A、B，已知細(xì)繩上有一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，將一個(gè)重為12N的木塊掛在上面，具體如圖1所示，當(dāng)木塊達(dá)到平衡時(shí)，繩中的張力T=.

分析 由題意可知，這是一個(gè)三力平衡的問(wèn)題，解題的基本思路為：選擇受力的對(duì)象為掛鉤，將掛鉤受到的所有力在圖上表示出來(lái)，然后列出相關(guān)方程求解.本題分析木塊和掛鉤達(dá)到平衡后的受力情況，此時(shí)可以利用相似三角形或者正交分解法均可求解.

解析 以掛鉤作為分析研究對(duì)象，則它受到木塊提供的重力，細(xì)繩兩端提供的拉力，如圖2所示：

用α表示細(xì)繩與水平方向的夾角，則由平衡條件可得：2Tsinα=F，

由題意可知，F(xiàn)=12N，

將細(xì)繩延長(zhǎng)，由幾何關(guān)系可知：sinα=35，

所以代入2Tsinα=F解得，T=10N.

2 分析法解題技巧

分析法，是一種具有較強(qiáng)目的性的方法，指從待求的量出發(fā)，結(jié)合已知條件得出有利于求解的數(shù)進(jìn)而求解.分析法解答問(wèn)題的過(guò)程中，一般以未知量作為入手點(diǎn)，利用具體問(wèn)題所提供的已知條件，并分析未知量公式里面每一個(gè)量的表達(dá)式，直到順利求得未知量.利用分析法求解的常用步驟為：①確定未知量，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題確定待求量;②分析條件，根據(jù)題意分析求解未知量的條件;③計(jì)算求解，利用分析得到的條件和值等計(jì)算求解，得到所求的值.

例2 如圖3甲所示，一靜止斜面上放置了一個(gè)質(zhì)量等于1kg的木塊，現(xiàn)在對(duì)木塊施加一個(gè)與斜面平行且沿斜面向上的拉力F，并于一秒末后將拉力撤回，乙圖是木塊運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，則拉力F的值為.

分析 本題已知木塊的運(yùn)用情況，因此可以先分析出各不同運(yùn)動(dòng)情況階段對(duì)應(yīng)的加速度的值，分別為a1=12m/s2、a2=-6m/s2，然后結(jié)合牛頓第二定律（有加速度的方向物體必然受力作用）求解即可.

解析 由v-t圖可知，在0-1s的時(shí)間內(nèi)：a1=12m/s2，

運(yùn)用牛頓第二定律，則有：

F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1，①，

由v-t圖可知，在0-2s的時(shí)間內(nèi)，

有：a2=-6m/s2，

所以木塊此時(shí)具有一個(gè)沿斜面項(xiàng)數(shù)的初速度，

結(jié)合牛頓第二定律可知：

-μmgcosθ-mgsinθ=ma2，②，

將②代入①式計(jì)算可得：F=18N.

3 綜合法解題技巧

綜合法，指的是通過(guò)集零成整，把各個(gè)局部的關(guān)系確定以后，再綜合求得整體的情況進(jìn)而求解的一種方法.綜合法解答問(wèn)題的過(guò)程中，一般是通過(guò)逐個(gè)分析局部的受力和運(yùn)動(dòng)情況，再整合起來(lái)求解.利用綜合法求解的常用步驟為：①分析局部，根據(jù)題意分析研究對(duì)象的各個(gè)局部受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并列出相關(guān)式子;②分析整體，觀察分析研究對(duì)象的整體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并列式求解，最后整理得到所求的值.

例3 如圖4所示，水平地面上有一個(gè)半球形容器，現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量等于m的小鐵球從B點(diǎn)開始，以初速度等于零沿著半球形容易內(nèi)壁無(wú)摩擦的滑下，已知B點(diǎn)與容器底部A點(diǎn)的高度差用h表示，容器的質(zhì)量等于M，內(nèi)部的半徑等于R，回答下列問(wèn)題：

（1）容器固定在水平桌面上，小鐵球滑動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，容器內(nèi)壁對(duì)小鐵球的作用力大小等于？

（2）若容器被放置在光滑的水平地面上，小球滑落到A點(diǎn)時(shí)，小鐵球相對(duì)于容器的速度大小等于多少？此時(shí)容器對(duì)小球的作用力大小等于？

分析 運(yùn)用綜合法求解本題，難點(diǎn)就在于如何計(jì)算容器對(duì)小鐵球的作用力，本題涉及到的知識(shí)點(diǎn)有力學(xué)知識(shí)，能量知識(shí)和動(dòng)量知識(shí)，借助上述知識(shí)點(diǎn)幫助求解，分別分析小鐵球和半球形容器的受力情況，結(jié)合牛頓第二定律求解.

解析 （1）小鐵球下滑過(guò)程中，只有重力做功，因此機(jī)械能守恒，

故有：mgh=12mv2，

即v2=2gh，

點(diǎn)A是圓周上最低的一點(diǎn)，

根據(jù)牛頓第二定律，

故有：T-mg=mv2R，

即T=mg+mv2R=mg1+2hR.

（2）容器放置在水平地面上，故小鐵球和容器組成的容器在水平方向上不受外力作用，因此該系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒;小鐵球和容器之間沒(méi)有摩擦力，因此小鐵球和容器的總機(jī)械能也守恒，

假設(shè)小鐵球滑到最低處時(shí)的速度為v1，容器的速度為v2，

根據(jù)動(dòng)量守恒定律，則有：0=mv1-Mv2，①，

根據(jù)機(jī)械能守恒定律，則有：

mgh=12mv21+12Mv22，②，

由①②兩式可得：

v1= 2ghMM+m，v2= 2m2mgMM+m，

設(shè)小球相對(duì)于容器的速度大小等于v′，

則：v′=v1-v2= 2ghm+MM，

根據(jù)牛頓第二定律可得：T′-mg=mv′2R，

所以T′=mg+m2ghm+MRM

=mg1+2ghm+MRM.

高中物理知識(shí)中，力學(xué)可謂獨(dú)樹一幟，在整個(gè)物理體系中有著十分重要的作用，是學(xué)好物理的基礎(chǔ)，因此同學(xué)們一定要打好基礎(chǔ)，認(rèn)真掌握相關(guān)問(wèn)題的解題方法和技巧，本文所介紹的三種解題技巧，對(duì)大多數(shù)物理力學(xué)問(wèn)題都適用，同學(xué)們?cè)趯?shí)際解答問(wèn)題時(shí)，應(yīng)擇優(yōu)選取.

4 整體法解題技巧

在力學(xué)的問(wèn)題中，整體法指的是將題目中所擁有的多個(gè)受力的物體作為一個(gè)整體進(jìn)行分析和探究，將這些物理之間所產(chǎn)生的作用力來(lái)視為一個(gè)整體的、內(nèi)在的力，來(lái)將這些錯(cuò)綜復(fù)雜的里的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)化，也能夠在整體法的幫助之下讓學(xué)生在解題的過(guò)程中來(lái)減少受力的分析對(duì)象.

整體法是高中物理力學(xué)問(wèn)題中經(jīng)常使用的一種解題方法，能夠幫助學(xué)生在解題的過(guò)程中將題目信息中所包含的不同力進(jìn)行整合，問(wèn)題的主干思想，簡(jiǎn)化力學(xué)的問(wèn)題，并借此來(lái)幫助學(xué)生更好地解題.借助整體法，讓學(xué)生將題目中的局部帶入到整體中進(jìn)行思考，實(shí)現(xiàn)化難為簡(jiǎn)的解題，避免了在解題過(guò)程中受到過(guò)多受力點(diǎn)的影響而影響解題的思路.

使用整體法能夠有效的實(shí)現(xiàn)以下的幾個(gè)目標(biāo)：第一是簡(jiǎn)化解題的難度，來(lái)提高學(xué)生解題的效率以及解題質(zhì)量;第二是提升學(xué)生的綜合解題思維能力;第三是引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)層面進(jìn)行問(wèn)題的分析，加深對(duì)物理知識(shí)的理解運(yùn)用的同時(shí)，能夠更好地去應(yīng)對(duì)高中物理的力學(xué)問(wèn)題.

例4 在一個(gè)粗糙的表面上，放置一個(gè)質(zhì)量為M的斜面體，斜面體的斜面非常的光滑，并且斜面的傾斜角度為θ，如果現(xiàn)在在這個(gè)斜面上的最上端放置一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，當(dāng)這塊木塊往下滑時(shí)，隨著木塊下滑速度的加速，球這個(gè)木塊在下滑的過(guò)程中，斜面體所承受的靜摩擦力與支持力各為多少？

這是在高中物理力學(xué)中經(jīng)常會(huì)遇到的一個(gè)問(wèn)題，在解題的過(guò)程中首先要了解到題目信息中所講的是這個(gè)斜面體的斜面是光滑的，所以在計(jì)算的過(guò)程中就不用考慮摩擦力的因素，只需要考慮其中重力的因素就可以，同時(shí)題目給出的斜面體的角度為θ，如果將木塊下滑的速度假設(shè)為a時(shí)，那么此時(shí)a=gsinθ，其中的g表示的是重力加速度，方向是向下的.

通過(guò)以上的解題分析，就能夠逐漸得到計(jì)算的步驟，在求斜面所受到的摩擦力時(shí)，結(jié)合牛頓第二定律的知識(shí)公式F=ma，以及數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)的公式內(nèi)容，就能夠獲得以下的結(jié)論：Fx=macosθ=mgsinθ·cosθ，將整個(gè)公式進(jìn)行簡(jiǎn)化就能夠獲得：f=magsinn^2θ/2，

F=（M+m）g-N=masinF=mgsin^2θ，

在進(jìn)行簡(jiǎn)化之后能夠得到：

N=（M+m）g-mgsin^2θ.

從以上的解題中能夠認(rèn)識(shí)到，通過(guò)整體法進(jìn)行解題，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來(lái)一個(gè)更加簡(jiǎn)化的解題思路，也能夠有效地提高解題的效率及質(zhì)量，切實(shí)在整體法的階梯訓(xùn)練中提升學(xué)生整體法解題思維能力的培養(yǎng)與提升，讓學(xué)生借助整體法來(lái)對(duì)題目中所出現(xiàn)的多樣化的受力整合為更為簡(jiǎn)單的力進(jìn)行思考和分析，將復(fù)雜多樣的受力關(guān)系簡(jiǎn)化，從而幫助學(xué)生有效地提高解題效率以及質(zhì)量，更好地應(yīng)對(duì)物理的力學(xué)問(wèn)題.

5 結(jié)語(yǔ)

高中物理知識(shí)中，力學(xué)可謂獨(dú)樹一幟，在整個(gè)物理體系中有著十分重要的作用，是學(xué)好物理的基礎(chǔ)，因此同學(xué)們一定要打好基礎(chǔ)，認(rèn)真掌握相關(guān)問(wèn)題的解題方法和技巧，本文所介紹的三種解題技巧，對(duì)大多數(shù)物理力學(xué)問(wèn)題都適用，同學(xué)們?cè)趯?shí)際解答問(wèn)題時(shí)，應(yīng)擇優(yōu)選取.

參考文獻(xiàn)：

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