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通过实例探究高中物理力学、运动学基础核心问题

2018-10-20谢承洋

数码设计 2018年12期
关键词:运动学力学高中物理

谢承洋

摘要:高中物理的学习中,运动学与力学是绕不开的两个部分,它们抽象晦涩,对于很多学生来说难以理解和掌握。但同时,它们又是很多知识的基础组成部分,在最后的高考中比分值不可忽视。许多学生往往在在总复习时满满的雄心壮志,却又随着时间流逝逐渐迷失在书山题海中。因此物理的学习除了平时的刷题战略之外,更重要的是能够对简单的题目透彻理解,学会从中寻找发掘更深层次的东西,以达到更高效的学习。而不是埋头盲目做题,从不思考总结。文中笔者将结合理论知识,通过几个实例来为同学们提供一些参考。

关键词:高中物理;运动学;力学;基础核心

中图分类号:G633

文献标识码:A

文章编号:1672 - 9129( 2018) 12 - 0160 - 01

1 挖掘简单题目中重要结论的准备

教育背景要求,物理的考题中一般不会出现“原题”,但是所考的核心内容却是不变的。因此,学生可以尝试从简单的题目中发掘隐藏的重要知识结论,来运用到同类型题目中,提高学习效率。但是想要看出隐藏的结论也是需要一定的准备和基础的。比如以下几个方面:

1.1 良好的知识积累,为做题打基础。发现简单题目中的信息首先需要足够的知识积累。很多学术研究中都提倡养成用物理思维思考问题的习惯,其实是要求学生们牢牢掌握物理知识,并在日常练习中有意识的规范解题思路,去运用这些知识。要做到这些,就要求学生们课前预习,记下疑惑的地方,上课积极跟随教师思路,杜绝走思、不集中注意力等。课下不代表学习过程的结束,而是另一阶段学习的开始,积极复习回顾课上所学知识,巩固强化记忆。除此之外,主动与同学进行交流,查漏补缺也是很有必要的。

1.2 养成仔细阅读、理解题意的习惯。阅读题干不仔细是解题过程中的大忌。看到试题首先要通读两遍题目,以确定自己明白题目中的基本信息以及大概含义。尝试判断题目属于所学知识的那个章节或是模块,在头脑中回忆相关知识,公式定理等。同时注意题目中的惯用“陷阱”——隐含条件,知道出题套路就多多留心,最终已知条件与隐含条件都是解题的必要存在。

2 通过日常实践运用发掘题目中重要结论

高中物理中的力学与运动学虽然较为难以理解,但是题目所给题干往往十分精简并不复杂。学生经常会因为题目的简练而掉以轻心,忽略其真正要表达的考察的知识。因此学生在有了上述基础准备之后,还需要通过日常实践运用来帮助发掘题目中重要结论,以下是几个力学运动学中的实例问题。

可以列举一个受力系统中运用整体法的例子,作为高中物理中常见的题目,这类问题一般是几个相互接触的物体组成。例:已知一个质量为M= 34kg,倾角a为30。的直角三角形小车停在水平面上,小车顶端有一个定滑轮,斜面上有A、B两个滑块通过定滑轮相连,其中滑块A质量为m= 14kg,滑块B质量为2kg。假设滑块下滑时加速度为2.5m/s2,那请问地面的支持力与小车的摩擦力是否可以得知是多少。这个题目的解题思路很清晰,审题可知滑块下滑过程中一直没有离开小车的斜面,因此他们之间的内力可以忽略不计,除了传统的思路逐步分析外,还可以把滑块和小车看做一个系统运用整体法来解题,这也是出题者隐藏的更深层次的东西。

实际练习中,虽然力可以大体分为重力、弹力、摩擦力三类,但是受力情况还是不能够一概而论。这时候,比较普遍使用的一种受力分析方法就是整体法。简单介绍整体法,就是把一个以上需要受力分析的物体看成一个系统、一个整体。但是这样的处理方法需要注意一个前提,系统各部分之间的内力可以忽略不计。如果不能满足前提,那么绝对不能使用这种方式。整体法的优势在于简化了解题步骤,同时理清了解题思路,减少同学们出错的概率。

另一种类型题目,如图所示,一质量为m为物体在沿斜面向上的恒力F作用下由静止从底端向上做匀加速直线运动。若斜面足够长,表面光滑,倾角为0。经时间t恒力F做功为80J,此后撤去恒力F,物体又经时间t回到出发点,且回到出发点时的速度大小为v,若把地面设为重力势能为零处,则下列说法正确的是( )

A.恒力F的大小的2 mgsinθ

B.物体沿斜面向上运动也的时间的字t

C.物体用到出发互时的机械能是80J

D.在撤去力F前的瞬间,力F的功率是2/3 mgvsinθ

解析如下,物体做匀加速直线运动时加速度为al,撤去恒力后,物体做以a2为加速度的匀减速直线运动。对物体受力分析得al:a2= 1:3,可得3(F0 - mgsinθ)=mgsinθ∴ F= 4/3 mgsinθ,tl= U3向上运动的总时间t总= tl+ t2= 4/3t。因此,重力和弹簧弹力做功,机械能不变,其余外力做功,均会改变机械能。即物体回到出发点时的机械能是80J。又因为vl:vt=1:2,vl= l/2v.Fvl= 2/3 mgvsinθ.所以答案選CD。

另外对于简单个体的基础受力分析也可以进行深度发掘。比如这类题目:如图,水平地面上固定有一个竖直向上的小弹簧,某同学把一个小球放到弹簧没有接触地面的一端的上方,让它由静止开始自由向下落。小球下落时碰到弹簧,然后压缩弹簧继续下落,问从小球开始落下到小球停止运动的这个过程中,下列哪个选项说法是没有错误的( )

A.小球从落下到最开始碰到弹簧时的瞬时速度比其他时刻都要大

B.小球最开始碰到弹簧加速度就改变方向向上

C.从小球开始落下到小球停止运动的这个过程中,小球的运动速度先快后慢

D.从小球开始落下到小球停止运动的这个过程中,小球速度的变化率先慢后快

解析:仔细分析题意可知,小球先向下做自由落体运动。刚接触小弹簧的时候,小球受到弹簧的一个力,然后继续下落压缩弹簧,虽然速度依然在增加,但是加速度减小了。当小球受到的弹簧的力和小球下落受到的重力相等,小球仍然会继续下落,并且压缩弹簧,小球做速度减小的运动,但是速度变化率(加速度)增大了。到达最低点时,小球速度减小为零。

因此,答案CD

类似基础问题其实只需要借用基础知识,合理分析就好。但是不能因为题目简单就放弃其中隐藏的其他重要结论。比如小球在最低点速度为零时,除去重力加速度g之外还有一个向上的加速度,这两个加速度的大小关系,我们可以简单证明一下:将弹簧顶端设为O点,弹簧弹力等于小球重力的点为弹簧上的A点,设小球下落最低点为B点,OA距离为Xl,AB距离为X2,小球距离O点为h,弹簧劲度系数为k,小球最低点加速度为a,则

Mg(h+Xl+ X2)=l/2k( Xl+ X2)2 ,mgh= l/2mv2及v=√2gh

小球在最低点受到的弹力F=k(X1+X2) =2mg+2mgh/Xl+ X2'

F - mg= ma,小球在最低点加速度a=g+2gh/X1+X2>g。所以小球最低点加速度大于重力加速度。

综上,高中物理中的运动学与力学是学习中的难点问题,除了掌握好基础知识,积极跟随教师思路,课下勤加练习外,课堂上打好基础,日常练习中去挖掘简单题目中更深层次的东西也是每个学生要做的事,认真对待每一个题目,真正理解它的含义,而不仅仅是停留在表面的答案,这样才能帮助同学们更好的解决问题,取得佳绩。

参考文献:

[1]李润森.高中物理运动学中的加速度.2004 - 03

[2]徐鹏程.试论高中物理力学解题中整体法的应用.2015 -12

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