摘 要:高中物理動力學(xué)部分是高中生的學(xué)習(xí)重難點所在,也是高考物理的重要出題部分,占據(jù)了物理分數(shù)的半壁江山.動力學(xué)題目包含的內(nèi)容多、難度大,需要學(xué)生花費大量的時間和精力去學(xué)習(xí)和研究,因此在高中學(xué)校里,很多學(xué)生在學(xué)習(xí)動力學(xué)內(nèi)容時都有問題.如有的學(xué)生剛從初中升學(xué),還不具備抽象的思維模式和嚴謹?shù)挠嬎隳芰?,無法掌握復(fù)雜的物理知識體系.本文就學(xué)生在高中物理動力學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的問題和動力學(xué)的解題方法上進行了探究與闡述.
關(guān)鍵詞:高中物理;動力學(xué);解題思路;答題技巧;邏輯思維
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 文章編號:1008-0333(2022)22-0095-03
高中物理是很多學(xué)生高中階段的學(xué)習(xí)難點,與初中物理相比,其知識量增大、理論性增強、系統(tǒng)性增強、綜合性增強,對學(xué)生的物理學(xué)科全面能力提出了更高的要求.動力學(xué)是高中物理的重要組成部分,是力學(xué)的一個分支,也是很多其他學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ),學(xué)好動力學(xué)不僅能夠提高學(xué)生的物理成績,還能夠解決很多生活中遇到的實際問題.
1 高中學(xué)生在物理動力學(xué)學(xué)習(xí)過程中存在的問題
1.1 學(xué)生能力不足,沒有掌握復(fù)雜的知識體系
高中物理與初中物理相比,知識體系更加龐大,問題也變得更加抽象(如電磁場中的質(zhì)點),這要求學(xué)生不僅要有嚴密的邏輯思維能力,還要有一定的空間想象能力.然而有的學(xué)生還不具備解答復(fù)雜問題的能力,在遇到問題時只能看到淺顯的、題目表面所展現(xiàn)的東西,對于隱藏在題目中的信息無法發(fā)現(xiàn),這就會導(dǎo)致在做題時條件不夠,無法進行解題步驟.
1.2 學(xué)生考慮問題單一,解題急于求成
很多學(xué)生在解題時,并非對題目不理解,而是過于急躁與馬虎,只讀了一遍題目,就覺得自己掌握了問題的核心,做題時馬馬虎虎不嚴謹,明明是自己會解的題目,卻依然得不了高分.有的學(xué)生看不到問題背后的考察點,看到題目中提到功率就只想著從功入手,而不去考慮是不是可以從能量問題入手,忽略了知識與知識之間的關(guān)聯(lián)性,考慮問題單一片面.還有的學(xué)生在解答問題時,一味的追求速度,審題不夠仔細,只對題目一知半解就以為自己能夠得到正確結(jié)果,這種情況在多選題中表現(xiàn)的尤其明顯.這些學(xué)生做選擇題時,只考慮到了其中一種可能,看到一個正確選項,就覺得正與自己計算的結(jié)果一致,也不考慮其他選項的其他可能,便果斷的選擇一個,之后就著急去做下一道題,因而可能白白失去了一半的分數(shù).
2 物理動力學(xué)的解題思路與方法探究
2.1 使用分類討論,明確解題思路
分類討論法是解答力學(xué)問題最常用的方法,學(xué)生在做題時首先要認真讀題,將題干中的隱藏條件找出來,再根據(jù)不同的可能性將所有的情況都羅列出來,這是多選題最關(guān)鍵的一步.
例如,在學(xué)習(xí)人教版高中物理動力學(xué)摩擦力相關(guān)知識時,為了使學(xué)生學(xué)會分類討論,教師可以以2019全國1卷第六題為例.舉例如圖1所示,一粗糙斜面固定在地面上,斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊N.另一端與斜面上的物塊M相連,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動N,直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°.已知M始終保持靜止,則在此過程中:A.水平拉力的大小可能保持不變;B.M所受細繩的拉力大小一定一直增加;C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加;D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加.
對M進行受力分析,M全程靜止,設(shè)斜面夾角為α,M在斜面方向上受力平衡,即mgsinα、T、摩擦力f三個力相平衡.已經(jīng)得出T持續(xù)增大,此時就有三種可能的情況需討論:1.T一直比mgsinα小,則f與T方向一致,且越來越小.2.T一直比mgsinα大,則f的方向與T相反,且越來越大.3.隨著T的增大,T從比mgsinα小變成比mgsinα大,f的方向由斜向上變?yōu)樾毕蛳拢蚁茸冃≡僮兇?由于沒有相關(guān)系數(shù)的具體大小,三種情況都有可能出現(xiàn),因此都要考慮進去.所以C選項錯誤,D選項正確.分類討論是十分重要的解答思路,力學(xué)的題目變化多端,要學(xué)會舉一反三,靈活運用.
2.2 巧用極限法,提高解題效率
極限法是物理動力學(xué)中常用的一種答題技巧,多用來解答選擇題,一般學(xué)生利用無窮大或無窮小作為大或者小的極限,可以化繁為簡,很快的得到問題的答案,提高解題的效率.
例如,在學(xué)習(xí)人教版高中物理動力學(xué)質(zhì)量與速度相關(guān)知識時,教師就可以教學(xué)生用極限法解答類似的問題.光滑的水平面上放著兩塊長度相同的木板,質(zhì)量分別是M1和M2,在木板的左端分別放了兩個相同的物塊,從靜止開始,分別在水平力F1、F2的作用下開始向右滑動(兩個物體間的μ相等),當物塊滑到木板右端時,M1和M2的速度分別為V1、V2,則().
A.若F1=F2,M1>M2,則V1>V2
B.若F1=F2,M1V2
C.若F1>F2;M1=M2,則V1>V2
D.若F1
例如,在學(xué)習(xí)人教版高中物理功能關(guān)系與曲線運動時,教師可以教學(xué)生利用目標轉(zhuǎn)化法解答相關(guān)問題.abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點.一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點處從靜止開始向右運動.重力加速度大小為g.小球從a點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為多少?
要想知道小球在最高點機械能的增量為多少,就要首先明確軌跡的最高點在哪里.因此要先確定小球在C點的速度,若大于0,則表示小球會從c點飛出,小球運動軌跡的最高點在bc外,若小于0,則表示最高點為bc段的某一點.全程除了重力之外只有F做功,因此由公式E機c=1/2mVc2+mgR=mg(2R+R),可以得到Vc>0,因此小球軌跡的最高點在以c點為起點的拋物線終點.設(shè)終點為d,從c點到d點的水平距離為x,則機械能的增量為ΔE機=mg(2R+R+x),新目標變?yōu)槲粗縳.由拋物線的特點,可以得到cd的水平距離x=1/2gt2,新目標變?yōu)槲粗縯.小球在c點有豎直向上的初速度Vc,且只受重力,加速度為g,方向向下,因此當豎直方向速度變?yōu)?時,小球即到達拋物線頂點,全程所用的時間t=Vc/g,新目標變?yōu)槲粗縑c.由第一步中的公式E機c=1/2mVc2+mgR=mg(2R+R),可以計算出Vc,進而求出t,再求出x,最后可以求出最終目標ΔE機=5mgR.目標轉(zhuǎn)化法在解答題中的應(yīng)用更加廣泛,學(xué)生在草稿紙上逆推解題過程,再按照從已知到未知的過程整理計算過程,可以避免解題過程混亂,養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣.
2.4 巧用輔助圖形,解決動態(tài)平衡
矢量既有大小,又有方向,且運算時滿足平行四邊形法則,在動態(tài)平衡的解題過程中,如果可以有效的運用矢量圓做輔助模型就可以很好的化繁為簡,解決力的變化問題.
例如,在學(xué)習(xí)人教版高中物理動力學(xué)中共點力平衡的問題時,教師就可以教給學(xué)生以矢量圓為輔助模型,解決三力平衡的問題.舉例如圖2(a)所示,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點M拴一重物,用手拉住繩的另一端N,初始時,OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為α.現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起,并保持夾角α不變.則在OM由豎直被拉到水平的過程中:A.MN上的張力逐漸增大.B.MN上的張力先增大后減小.C. OM上的張力逐漸增大.D.OM上的張力先增大后減小.
類似的三力平衡題目都可以用矢量圓(如圖2(b)-(f))進行解答,學(xué)生熟悉了之后甚至不用畫圖就可直接得到結(jié)果,大大提高了答題速度.
總而言之,高中物理動力學(xué)是高中物理的重難點所在,各個單元之間的內(nèi)容相互關(guān)聯(lián),聯(lián)系密切,題目也是變化多端.教師要善于總結(jié),將合適的方法教給學(xué)生,使學(xué)生在解題過程中能夠更加得心應(yīng)手,提高答題效率,節(jié)省答題時間.分類討論法、極限法、目標轉(zhuǎn)化法、輔助圖形法都是動力學(xué)解題過程中常用的方法,學(xué)生要認真學(xué)習(xí),舉一反三,學(xué)會在不同的題目中運用不同的方法,或者學(xué)會用同樣的方法解決類似的問題.學(xué)生要先將基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)牢固,在掌握了公式定義及其原理之后,才能夠更好的將答題技巧運用到解題過程中,最適合自己的方法就是最好的解題方式.
參考文獻:
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[責(zé)任編輯:李 璟]
收稿日期:2022-05-05
作者簡介:張清兄(1983.4-),女,甘肅省永靖人,本科,中學(xué)一級教師,從事高中物理教學(xué)研究.