高中物理中動態(tài)平衡問題解題方法

吳榮誠

摘要：動態(tài)平衡問題在高中物理課程中是重要的一課，也是每個高中生必須掌握的考試知識點(diǎn)。本文通過對高中物理動態(tài)平衡的問題進(jìn)行了簡單的分析后，介紹了動態(tài)平衡問題的兩種解題方法：圖解法和解析法，通過這兩種方法加快動態(tài)平衡問題的解題速度，提高效率。

關(guān)鍵詞：動態(tài)平衡；解析法；圖解法

學(xué)生在處理動態(tài)平衡的問題中常常會出現(xiàn)誤區(qū)，不能熟練掌握動態(tài)平衡的解題方法。動態(tài)平衡問題是高中物理課程中的一個難點(diǎn)，更是歷屆高考物理的熱點(diǎn)問題。因此深入了解動態(tài)平衡問題解題方法，不僅能夠幫助同學(xué)熟練掌握動態(tài)平衡問題，更能夠在高考的時候，面對動態(tài)平衡問題可以活學(xué)活用。

一、高中物理動態(tài)平衡問題介紹

想要快速熟練地掌握動態(tài)平衡的解題方法，首先要了解什么是動態(tài)平衡。動態(tài)平衡實(shí)際上是指通過對物體某些物理量的控制，使物體進(jìn)行運(yùn)動，而運(yùn)動過程中，物體始終保持著平衡狀態(tài)，分析物體在運(yùn)動過程中的平衡問題，即為動態(tài)平衡問題。動態(tài)平衡問題一直是高考的熱門考點(diǎn)，各學(xué)校的物理老師也會在備考前夕，幫助同學(xué)復(fù)習(xí)理解動態(tài)平衡問題的解題方法，以江蘇高考物理題為例，物體動態(tài)平衡問題中的臨界值、極值、終極這個問題，一直都在高考的考察范圍內(nèi)?？简?yàn)考生是否能夠通過分析題中提供的對應(yīng)信息，判斷各種物理量在物體運(yùn)動過程中的變化量和關(guān)系，最后建立對應(yīng)的關(guān)系式，解出答案。歷年來江蘇省高考的物理考題，選擇題中必有關(guān)于動態(tài)平衡的問題，要求學(xué)生對動態(tài)平衡問題熟練掌握，在高考卷中的比例也逐年增加，不僅要理解，更要熟練掌握動態(tài)平衡的解題方法，得出正確答案。動態(tài)平衡的解題方法有很多種，比如三角形圖解法、相似三角形法、作輔助圓法、解析法等，文中講所有解題方法總歸為圖解法和解析法兩大類。

二、高中物理動態(tài)平衡問題的具體解題方法

1、解析法。解析法是解決高中物理動態(tài)平衡問題常用的解題手段。具體運(yùn)用步驟為將分析對象的受力方向和受力大小通過受力圖表示出來，進(jìn)而分析對象的運(yùn)動狀態(tài)，通常是指分析對象受到拉力或者壓力，根據(jù)分析對象位置的變化，用三角函數(shù)將各個方向的力表示出來，主要是將力與某一夾角的關(guān)系表示出來，從而根據(jù)表達(dá)式分析各個方向力大小隨著夾角角度改變而發(fā)生的變化。例如，當(dāng)一個與繩子相連的足球固定在墻上的O點(diǎn)，給足球一個向外的拉力時，連著足球的繩就會與墻面成一定角度，將足球被拉至的位置設(shè)為A點(diǎn)，所以這時足球受到的力為向外的拉力、延繩的拉力和重力。將繩與墻面的角度設(shè)為角a，這時就可以明確的畫出足球A點(diǎn)的受力方向，并根據(jù)各受力方向與a角的位置關(guān)系，運(yùn)用三角函數(shù)，將各個力的大小與角度的關(guān)系用公式表示出來。根據(jù)各個力對應(yīng)的公式，可以明顯的判斷出，角度變化時，力的大小隨之變化情況。例如，根據(jù)A點(diǎn)受到繩子向上的拉力可以表示為F=sinaFA，從上式可以看出，在45度的范圍內(nèi)，隨著角度的增加，拉力隨之增加，當(dāng)角度大于45度時，隨著角度的增加，拉力隨之減小。從以上分析可以看出，解析法在物理動態(tài)問題的解決中起到一定的作用[1]。以江蘇省高考為例，動態(tài)平衡問題一直是江蘇省物理考試內(nèi)容的重點(diǎn)，關(guān)于力的分析也是教學(xué)大綱中明確表示每位參考生必須掌握的重點(diǎn)。而解析法能準(zhǔn)確的進(jìn)行力的分析，總的來說，解析法是高中學(xué)生學(xué)好物理學(xué)科必須掌握的方法。

2、圖解法。上述我們進(jìn)行了解析法的討論，解析法具有解題準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但是由于受力對象的受力情況有時會比較復(fù)雜，如果運(yùn)用解析法進(jìn)行求解，便會加大解題的難度。圖解法作為高中物理動態(tài)平衡問題解決的又一重要方法，可以有效彌補(bǔ)解析法存在的弊端，直觀簡便的將受力對象的受力情況分析出來。該方法的具體步驟為，首先畫出分析對象的受力圖，根據(jù)力的方向和大小作出矢量三角形或者平行四邊形，當(dāng)某一各力發(fā)生變化時，四邊形或者三角形的邊長根據(jù)力的變化相應(yīng)發(fā)生改變，這時就可以根據(jù)圖形邊長的改變，直觀的分析出其他力的變化情況[2-3]。當(dāng)物體在受到三個不同力作用時保持動態(tài)平衡，其中一個力大小方向不變、一個只是方向不變、一個大小方向同時發(fā)生變化。如果題目只要求研究力的大小變化時，可以優(yōu)先考慮將三個力作成矢量三角形，根據(jù)物體動態(tài)平衡原理，此時三個力可以組成一個封閉的矢量三角形，而矢量三個邊就代表三個力的大小和方向。在解決受力物體在同一狀況下受到不同方向力作用時，比較哪種受力較小等問題有很大的實(shí)用性。

三、結(jié)語

通過對動態(tài)平衡問題的全面解析，將詳細(xì)的解題方法進(jìn)行介紹，解析法和圖形法都對動態(tài)平衡問題做出了全面的解析，無論是利用圖形還是通過條件分析，都能夠快速熟練地解出答案。在遇到難以解析的物理問題時，應(yīng)該多分析，多總結(jié)，才能在物理學(xué)習(xí)過程中取得更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 王玉梅.中學(xué)物理物體動態(tài)平衡問題的常用解法[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2011（06）：12-13.

[2] 李新紀(jì).分析高中物理電場及靜力問題解題的思路與方法[J].通訊世界，2017（04）：248-249.

[3] 吳春曜.應(yīng)用彈簧彈性勢能0位線的方法解題（高中物理此類問題新解法的探討）[J].遼寧師院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1980（02）：67-71+38.endprint