淺析高中物理“多過程”問題的解決策略

毛敏

【摘要】近幾年物理高考中多過程計算題是考查一個熱點，主要考查學生的綜合分析能力。學生在這類題難度較大得分率較低，下面就這類問題在《動量守恒定律》復習課中進行探究，如何在教學中提高學生分析多過程問題的能力。

【關鍵詞】多過程;銜接態(tài);拆分;組合

物理高考經過多年的改革之后，高考試題不再是單純的關注于對知識的掌握與機械應用。而是更注重知識的形成和問題解決過程中所涉及的科學思想和方法; 更關注于學生解決實際問題的能力。而多物體多過程問題不僅可以考查學生對各個物理規(guī)律的掌握和理解，還可以考查學生把實際問題的抽象化的能力，考查學生有序化的嚴謹思維能力。所以這類問題得到了命題人的青睞，也成為熱點試題之一。下面就嘗試與大家共同探討如何解決這類問題，在教學中如何來突破這類問題，希望能給大家有所啟發(fā)。

以此題為例：

如圖1所示，斜面底端與光滑的水平導軌ab平滑連接，放在地面上的小車上表面與ab在同一水平面上，右端緊靠水平滑道的b端，左端緊靠鎖定在地面上的檔板P。輕彈簧的一端固定在檔板P上，另一端與質量為m2=1kg物塊B相接（不拴接），開始時彈簧處于原長，B恰好位于小車的右端，質量為m1=3kg的物塊A從斜面頂端由靜止滑下，進入ab時無機械能損失，并與B碰撞結合成整體壓縮彈簧。已知物塊與小車之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，物塊與斜面間動摩擦因數(shù)為0.5，斜面長度為L=4m傾角θ=37°，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6 ，cos37°=0.8 ，求：

（1）A沿斜面滑到底端所用時間t和此刻速度V1的大小

（2）A與B碰撞后瞬間速度V2的大小

（3）彈簧達到最大壓縮量d=1m時的彈性勢能EP

通讀本題，確定物理情景是以滑塊、彈簧為背景的兩體多過程問題，過程復雜。學生一眼看到此類題目十分害怕，下面我們來探討這類問題應該如何破解它。

一、拆解是關鍵

解決多過程計算題第一個關鍵的技巧就是一個字“拆”，“拆” 題就是破解多過程物理問題的秘籍之一。

在具體的問題中“拆”可分為兩種情況：一層含義是將一個連續(xù)發(fā)生的多階段的物理過程分解成幾個相互獨立的又首尾相接的子過程，分析每一個過程的特點找出該過程呢個的物理模型，進而應用該模型對應的物理規(guī)律解決問題;另一層的含義就是對于多個研究對象的過程，要注意研究對象的選取，選用該研究對象所使用的規(guī)律解決問題。

具體的拆法：對于多過程的問題，要追究研究對象的“過去、現(xiàn)在、未來”，也就是問題的初始狀態(tài)是什么？現(xiàn)在哪個物理量變化使得原來的運動狀態(tài)發(fā)生改變？物體新的情況下做什么運動？在題目所給定的條件下，物體的末狀態(tài)是怎么樣的？

例題中可分為三個運動過程：第一個過程是A物體沿光滑斜面無初速度滑下，第二個過程是AB兩個物體碰撞，第三個過程是AB組成一個整體壓縮一端固定的彈簧。這三個模型都是學生非常熟悉的模型，變得不是那么可怕了，學生如果能做到這一步算是成功了一半了。

根據(jù)題設的問題很容易找出三個模型對應的規(guī)律牛頓運動定律、動量守恒定律、能量守恒定律。

二、銜接態(tài)是突破口

所謂銜接態(tài)就是指物體兩個過程交接處的狀態(tài)，銜接態(tài)是前一種運動的末狀態(tài)，是后一種運動的初狀態(tài)，突破銜接態(tài)往往就打開了解決問題的突破口，所以分析物體在該處的狀態(tài)非常重要。一定要細讀題設的物理情景，對研究對象進行受力分析和運動分析，確定前后兩個過程在該處發(fā)生了什么變化？有的題目在該處以速度情況為銜接，有的題目在該處以受力情況為銜接。一定細細引導學生去體會分析這一狀態(tài)，往往會有意想不到的收獲。

通過讀題到信息：“進入ab時無機械能損失”“ 并與B碰撞結合成整體壓縮彈簧”結合圖示，很容易得到A滑入光滑水平面ab過程速度大小不變，直到于B碰撞合體，然后AB整體壓縮彈簧，這樣整體物理情景一目了然。運動中涉及到的研究的對象，研究的過程，以及需要應用的規(guī)律心中有數(shù)形成了一條清晰的思路，學生能做到這里離成功就差一步了。

三、在變化中摸爬滾打

學生獲取了初次獲取一些解題的體會和方法，容易飄飄欲仙，以為已練成蓋世神功。但是到實戰(zhàn)的時候往往會被打得遍體鱗傷，總覺得郁郁不得志。我們在教學一定要把握住學生這一瞬間的心態(tài)，進行解題思路變化，可以由順向變逆向或由靜態(tài)變動態(tài)，諸如此類讓學生在變化中進行思維碰撞，此時很容易擦出靈感，得到升華。筆者在例題上增加兩問讓學生思考其中的玄機。

（4）撤去彈簧和檔板P，設小車長L=2m，質量M=2kg，滑塊是否會從小車上滑出？

（5）若只撤去檔板P，彈簧左端固定在小車上，且小車上表面涂上光滑涂層，求彈簧獲得的最大彈性勢能？

第（4）問采取了變化使得第三個過程變成了典型的滑塊滑板模型，第（5）更是把彈簧變“靜”為 “動”難度有所攀升。

四、會組題才是硬道理

想要讓學生的解題能力再前進一步，需要讓學生自己體會此類綜合計算題的命題思想，要想比別人看得更遠必要比別人站得更高。

課堂上筆者讓學生以例題為模板，同學們自己來命題，同桌來破解。引起了學生極大的興趣，下面兩圖為學生的自出題。

所命題目中涉及到了子彈射木塊模型、繩球模型、直線運動、平拋運動和圓周運動，應用到了力、動量、能量的相關規(guī)律。這樣一來學生既復習舊知識，又能體會命題的樂趣，關鍵是在命題中更深刻的體會到這種多過程計算題的命題特點，給學生以后解決此類題目帶來了信心。

五、迎難而上——提升訓練不可缺

動力學中的多過程問題是一個復雜的問題，命題過程中往往要和圖像臨界等等問題結合起來進行考查，物體的運動過程有單方向的，雙方向，甚至會有兩個物體并行運動，往復運動的情況。想要通過一兩節(jié)課讓學生徹底解決這種多過程的動力學問題是不太現(xiàn)實的，還需要學生在課堂上以及課后通過練習和思考的方式慢慢體會此類題目的結構和解決辦法。筆者選了一道天津市08年高考題給學生練習思考。

練習：光滑水平面上放著質量，mA=1kg的物塊A與質量mB=2kg的物塊B， A與B均可視為質點，A靠在豎直墻壁上，A、B間夾一個被壓縮的輕彈簧（彈簧與A、B均不拴接），用手擋住B 不動，此時彈簧彈性勢能EP=49J。在A、B間系一輕質細繩，細繩長度大于彈簧的自然長度，如圖所示。放手后B向右運動，繩在短暫時間內被拉斷，之后B沖上與水平面相切的豎直半圓光滑軌道，其半徑R=0.5m， B恰能到達最高點C。取g=10m/s2，求：

（1）繩拉斷后瞬間B的速度vB的大小;

（2）繩拉斷過程繩對A所做的功W。

五、總結與思考

綜上所述， 對“多過程” 問題解決的基本方法是將一個復雜的物理過程分解成幾個簡單的有規(guī)律的子過程， 并找出子過程之間的相互聯(lián)系和制約條件.這樣， 只要我們在頭腦里形成一個清晰的物理情景， 就能找到解決問題的辦法。但是如何讓學生獲得這種解題的能力是高中物理教學一個永恒的話題，筆者的嘗試和思考供大家參考，如有不對請批評指正。