求解牛頓第二定律問題4步曲

◇　浙江　蘇　靜

(作者單位：浙江金華第一中學)

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求解牛頓第二定律問題4步曲

◇浙江蘇靜

牛頓第二定律的應用是高中物理的重要內容,如何進行高效的學習,是高中物理教師和學生都必須面對的問題.如果只是簡單地羅列一些物理試題進行講解,不能達到教師的預期的教學效果,同時也讓學生感覺物理試題的解題過程沒有章法,老師講得辛苦,學生學得效果也不理想.要提高學生的學習的效果,規范性特別重要.解決牛頓第二定律問題,學生要形成自己統一的方法,這種方法分以下幾個步驟:第1步是找到誰是受力分析的主體;第2步是正確畫出受力圖,畫受力圖的時候受力一個也不能少,畫受力圖要按照“一重、二彈、三摩擦、然后就是其他(包括安培力、洛倫茲力等)”的順序來完成;第3步是建立坐標系,以速度或加速度方向為x軸,與其垂直的方向為y軸,在坐標系基礎上列出方程;第4步求得結論．本文探究解決牛頓第二定律問題的一般步驟,從簡單到復雜、從特殊到一般、從光滑的水平面到粗糙的斜面,解題思路和要求一直不變,就是上面講的解題4步曲,重點在于學生做題的操作性和規范性．

圖1

例1如圖1所示,物塊處于光滑水平面上,物塊的質量為1

kg

,用水平拉力F作用在物塊上,拉力大小為5

N

,重力加速度g取10

m

·

s

-2

.

(1) 畫出物塊的受力分析圖.

(2)求出物塊的加速度大小和方向.

圖2

對例1進行簡單改編,就可以加大物理試題的難度,題目如例2．

(1) 畫出物塊的受力分析圖.

(2) 求出物塊的加速度大小和方向.

圖3

把拉力改為同等重力的重物,就可以加深對牛頓第二定律的同體性的理解,題目如例3．

圖4

(1) 畫出物塊的受力分析圖.

(2) 求出物塊的加速度大小和方向.

圖5

(2) 設重為F的物體的質量為m, 則

由上面2式求解可得物塊加速度大小

加速度方向水平向右.

對例3再進行改編,又可以加大物理試題的難度,題目如例4．

(1) 畫出物塊的受力分析圖.

(2) 求出物塊的加速度大小和方向.

圖6

Ff=μm0g=0.2×1×10N=2N.

由上面各式求解可得物塊加速度大小

加速度方向水平向右.

把例4再改編, 水平面改為斜面,又可增加物理試題的難度,題目如例5．

圖7

(1) 畫出物塊的受力分析圖.

(2) 求出物塊的加速度大小和方向.

圖8

由上面各式求解可得物塊加速度大小

物塊加速度方向沿斜面向下.

做題的目的在于構建解題的一般方法和解題規范,明確運用牛頓第二定律解題的步驟.對情景比較復雜、綜合能力要求較高的習題,求解時更應注意解題的規范性,這樣才能以不變應萬變,使分析過程簡化,提高解題速度. 運用本文介紹的4步曲,可以使問題簡化，在教學過程中教師要有意識地培養學生明確受力對象,正確畫出受力分析圖的能力,理解受力對象間的相互關系,提升學生思維能力和解題速度．

(作者單位：浙江金華第一中學)