利用一題多解 構建物理知識框架

元 明

(遼寧省新賓縣高級中學 113200)

為了保持物理知識的完整性，2017年高考考綱物理學科做了部分調整，將選修3-5從選考改為必考.至此處理物理問題的三種方法:力的觀點——牛頓運動定律，能的觀點——動能定理和能量的轉化和守恒，動量觀點---動量定理和動量守恒定律都在必考之列.如果把物理知識比喻成人的身體，這三種處理問題的方法則相當于人的骨架，如果掌握不好的話，后果可想而知.在教學過程中，教師則可以利用一題多解，促進前后知識的有效連接，幫助學生構建物理知識框架，下面就以兩道習題為例，具體闡述一下：

習題1 如圖1所示傾角為的光滑斜面上有一質量為M的物體，通過一根跨過定滑輪的細繩與質量為m的物體相連，開始時兩物體均處于靜止狀態，且m離地面的高度為h，求它們開始運動后m著地時的速度？

解法1 力的觀點——牛頓運動定律

對M與m分別應用牛頓第二定律得：

FT-Mgsinθ=Ma,mg-FT=ma,

又由運動學公式得：v2=2ah,

解法2 能的觀點——能量的轉化和守恒

對M與m構成的系統應用系統機械能守恒得：

△Ep減=△Ek增，

解法3 動量觀點——動量定理

對M與m分別應用動量定理得：

(FT-Mgsinθ)t=Mv，(mg-FT)t=mv，

以上用了三種不同的方法處理了此題.通過一道習題的練習，全面復習了處理物理問題的方法，復習效率大大提高，可以說達到了事半功倍的效果.實際上對于一些綜合性較強的題目，單獨使用一種方法很難求解出答案或解題過程復雜，所以要幾種方法綜合運用，例如習題2：

習題2 如圖2所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻.重物質量為2m,木板質量為m，重物與木板間的動摩擦因數為μ.使木板與重物以共同的速度v0向右運動，某時刻木板與墻發生彈性碰撞，碰撞時間極短.求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞過程產生的熱量以及此過程所經歷的時間？(設木板足夠長，重物始終在木板上.重力加速度為g.)

解法1 力的觀點——牛頓運動定律

重物向右做勻減速直線運動直到與木板共速.木板第一次與墻碰撞后，向左勻減速直線運動，直到速度減為零，再反向向右勻加速直線運動直到與重物共速.最后二者一起做勻速直線運動，直到第二次撞墻.

對重物和木板分別應用牛頓第二定律可得：

此過程木板的位移大小:

此過程重物的位移大小:

而后重物繼續向右勻減速運動而木板反向向右勻加速運動直到二者共速：

解法2 能的觀點——動能定理和能量的轉化和守恒+動量觀點——動量定理和動量守恒定律

木板第一次與墻碰撞后，重物與木板相互作用直到有共同速度過程.設水平向右為正方向，對重物與木板構成系統

由動量守恒定律得：2mv0-mv0=(2m+m)v，

又由能量守恒有：

在此過程對木板應用動量定理得：

mv-m(-v0)=μ2mgt1，

此過程木板所受滑動摩擦力為恒力，對木板應用動能定理得：

在第二個過程中，二者一起做勻速直線運動，有：x=vt2,

木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經歷的時間t=t1+t2,

對于上述兩種方法：解法2求解過程更加簡單，快捷，此種方法簡化了對物理過程的分析，著重考慮了初末狀態.實際上解法1同樣重要，同樣要讓學生會應用牛頓運動定律求解此題，解法1著重對物理過程的分析，把復雜過程逐一分解，可以極大的提高學生分析和解決物理問題的能力，讓學生養成良好的物理思維習慣.

綜上所述，教師在教學過程中，應利用一題多解以促進前后知識的有效結合，讓學生在頭腦中構建完整的物理知識體系，從而提高教學效率.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部. 普通高中物理課程標準[M]. 北京:人民教育出版社,2015.