淺談物理研究對象的選取

山東省壽光市第五中學(xué) 張德新 王 虹

研究對象的選取恰當(dāng)與否是正確分析和順利解決物理問題的必要條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。正確分析、解決物理問題，首先必須確定研究對象，如果研究對象確定得不合理或錯誤，必將增加分析物理問題的難度，或使問題的解決陷入困境，甚至是絕境，所以研究對象的選取正確與否、是否合理恰當(dāng)，將直接影響到正確分析、解決物理問題的難易度和成敗。

例題1：如圖1所示，站在汽車上的人用手推車的力為F，腳對車向后的靜摩擦力為Ff，下列說法正確的是（ ）

圖1

A．當(dāng)汽車勻速運(yùn)動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數(shù)和為零

B．當(dāng)汽車加速運(yùn)動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數(shù)和為正功

C．當(dāng)汽車減速運(yùn)動時，F(xiàn)和Ff對車做功的代數(shù)和為正功

D．不管汽車做何種運(yùn)動，F(xiàn)和Ff的總功和總功率都為零

【分析與解答】如果以人為研究對象：

A．當(dāng)汽車做勻速直線運(yùn)動時，車對人的推力和摩擦力的大小相等，人對車的推力做正功，腳對車的摩擦力做負(fù)功，做功的代數(shù)和為0。故A正確。

B．當(dāng)汽車加速運(yùn)動時，車對人的摩擦力大于車對人的推力，則人對車推力所做的正功小于腳對車摩擦力做的負(fù)功，做功的代數(shù)和為負(fù)功，故B錯誤。

C．當(dāng)汽車減速運(yùn)動時，車對人的摩擦力小于車對人的推力，則人對車推力所做的正功大于腳對車摩擦力做的負(fù)功，做功的代數(shù)和為正功。故C正確。

D．只有汽車做勻速運(yùn)動時，F(xiàn)和Ff總功才為零。故D錯誤。

故選AC。

如果此題轉(zhuǎn)換為以車為研究對象，學(xué)生只對車進(jìn)行研究，即使絞盡腦汁，苦思冥想，也無濟(jì)于事，最終無法判斷。

由此可見，研究對象的選擇正確與否，直接決定著分析、解決物理問題的成敗。

例題2：（2016·天津高考）我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車，如圖2。假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比，某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1和5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組（ ）

圖2

A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動的方向相反

B．做勻加速運(yùn)動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2

C．進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比

D．若改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度變?yōu)樵瓉淼?倍。

【分析與解答】

動車啟動時，乘客隨車廂加速運(yùn)動，加速度方向與車的運(yùn)動方向相同，故乘客受到車廂的作用力方向與車運(yùn)動方向相同，選項A錯誤；動車組運(yùn)動的加速度以第 6、7、8 節(jié)車廂為整體則有F5、6-3kmg=3ma，解得F5、6=0.75F；以第 7、8 節(jié)車廂為整體有F6、7=2ma+2kmg=0.5F；故第5、6節(jié)車廂與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2，選項B正確；在動車關(guān)閉發(fā)動機(jī)停止過程中，根據(jù)動能定理有解得可知進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時速度的平方成正比，選項C錯誤；8節(jié)車廂有2節(jié)為動車時的最大速度為若8節(jié)車廂有4節(jié)為動車時的最大速度為選項D正確。

此題B選項，如果求第5、6節(jié)車廂間的作用力，單獨將第5或者第6節(jié)車廂作為研究對象受力分析很難求出；若想求出，需要分別對第7和第8節(jié)車廂作為研究對象進(jìn)行受力分析列方程求解，或者對第7和第8車廂作為整體進(jìn)行受力分析，均不如把第6、7、8三節(jié)車廂作為整體研究簡潔方便。同理，求第6、7節(jié)車廂間的作用力，單獨將第6或者第7節(jié)車廂作為研究對象受力分析也很難求出。

所以，在解決物理問題時，研究對象選擇正確，往往柳暗花明。到底要選擇一個物體為研究對象，還是多個物體為研究對象，到底選取哪一個物體為研究對象，孰優(yōu)孰劣，孰簡孰繁，要根據(jù)實際情況，具體問題具體分析，不管怎樣選取，都應(yīng)本著簡潔方便的原則，怎樣有利于問題的解決，就怎樣選取，只有靈活地選取研究對象，才能起到事半功倍的效用。

參考文獻(xiàn)

［1］張泉.世紀(jì)金榜高中全程復(fù)習(xí)方略課時作業(yè)本（物理）［M］.延邊:延邊大學(xué)出版社，2018.

［2］周久璘.如何選取研究對象［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，1994（08）.