高中物理動力學解題思路與方法探究

張清兄

(甘肅省永靖中學 731600)

高中物理是很多學生高中階段的學習難點，與初中物理相比，其知識量增大、理論性增強、系統性增強、綜合性增強，對學生的物理學科全面能力提出了更高的要求.動力學是高中物理的重要組成部分，是力學的一個分支，也是很多其他學工程學科的基礎，學好動力學不僅能夠提高學生的物理成績，還能夠解決很多生活中遇到的實際問題.

1 高中學生在物理動力學學習過程中存在的問題

1.1 學生能力不足，沒有掌握復雜的知識體系

高中物理與初中物理相比，知識體系更加龐大，問題也變得更加抽象(如電磁場中的質點)，這要求學生不僅要有嚴密的邏輯思維能力，還要有一定的空間想象能力.然而有的學生還不具備解答復雜問題的能力，在遇到問題時只能看到淺顯的、題目表面所展現的東西，對于隱藏在題目中的信息無法發現，這就會導致在做題時條件不夠，無法進行解題步驟.

1.2 學生考慮問題單一，解題急于求成

很多學生在解題時，并非對題目不理解，而是過于急躁與馬虎，只讀了一遍題目，就覺得自己掌握了問題的核心，做題時馬馬虎虎不嚴謹，明明是自己會解的題目，卻依然得不了高分.有的學生看不到問題背后的考察點，看到題目中提到功率就只想著從功入手，而不去考慮是不是可以從能量問題入手，忽略了知識與知識之間的關聯性，考慮問題單一片面.還有的學生在解答問題時，一味的追求速度，審題不夠仔細，只對題目一知半解就以為自己能夠得到正確結果，這種情況在多選題中表現的尤其明顯.這些學生做選擇題時，只考慮到了其中一種可能，看到一個正確選項，就覺得正與自己計算的結果一致，也不考慮其他選項的其他可能，便果斷的選擇一個，之后就著急去做下一道題，因而可能白白失去了一半的分數.

2 物理動力學的解題思路與方法探究

2.1 使用分類討論，明確解題思路

分類討論法是解答力學問題最常用的方法，學生在做題時首先要認真讀題，將題干中的隱藏條件找出來，再根據不同的可能性將所有的情況都羅列出來，這是多選題最關鍵的一步.

例如，在學習人教版高中物理動力學摩擦力相關知識時，為了使學生學會分類討論，教師可以以2019全國1卷第六題為例.舉例如圖1所示，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪.一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N.另一端與斜面上的物塊M相連，系統處于靜止狀態.現用水平向左的拉力緩慢拉動N，直至懸掛N的細繩與豎直方向成45°.已知M始終保持靜止，則在此過程中：A.水平拉力的大小可能保持不變；B.M所受細繩的拉力大小一定一直增加；C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加；D.M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加.

圖1

對M進行受力分析，M全程靜止，設斜面夾角為α，M在斜面方向上受力平衡，即mgsinα、T、摩擦力f三個力相平衡.已經得出T持續增大，此時就有三種可能的情況需討論：1.T一直比mgsinα小，則f與T方向一致，且越來越小.2.T一直比mgsinα大，則f的方向與T相反，且越來越大.3.隨著T的增大，T從比mgsinα小變成比mgsinα大，f的方向由斜向上變為斜向下，且先變小再變大.由于沒有相關系數的具體大小，三種情況都有可能出現，因此都要考慮進去.所以C選項錯誤，D選項正確.分類討論是十分重要的解答思路，力學的題目變化多端，要學會舉一反三，靈活運用.

2.2 巧用極限法，提高解題效率

極限法是物理動力學中常用的一種答題技巧，多用來解答選擇題，一般學生利用無窮大或無窮小作為大或者小的極限，可以化繁為簡，很快的得到問題的答案，提高解題的效率.

例如，在學習人教版高中物理動力學質量與速度相關知識時，教師就可以教學生用極限法解答類似的問題.光滑的水平面上放著兩塊長度相同的木板，質量分別是M1和M2，在木板的左端分別放了兩個相同的物塊，從靜止開始，分別在水平力F1、F2的作用下開始向右滑動(兩個物體間的μ相等)，當物塊滑到木板右端時，M1和M2的速度分別為V1、V2，則( ).

A.若F1=F2，M1>M2，則V1>V2

B.若F1=F2，M1V2

C.若F1>F2；M1=M2，則V1>V2

D.若F1V2

對于不需要詳細解答過程的選擇題，教師可以教學生們用極限法來解答類似的問題.如當M1>M2時，使M1無窮大，當物塊移動時，M1將獲得非常小的加速度，從左端到右端的速度增加量也會非常小，最終獲得的速度V1自然也非常小，因此A選項錯誤，同理，B選項正確.由于兩個物體間的μ相等，M1=M2，木板加速的時間越長獲得的速度越大.木板加速的時間由物塊運動的時間決定，假設F1無窮大，M1上的物塊瞬間移動到右端，M1加速的時間極短，速度的增加量極小，因此C選項錯誤，同理，D選項正確.

2.3 使用目標轉化法，理順做題邏輯

在解答動力學題目的過程中，有時無法一下找到與所求結果相關的量的數值，需要從所求的結果往前推.先確定目標，找到含目標的方程式，找出方程式中的未知量作為新目標，再針對新目標寫出方程式，一步一步將所求的目標與已知的條件聯系起來，這種方法就是目標轉化法.

例如，在學習人教版高中物理功能關系與曲線運動時，教師可以教學生利用目標轉化法解答相關問題.abc是豎直面內的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R；bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點.一質量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點處從靜止開始向右運動.重力加速度大小為g.小球從a點開始運動到其軌跡最高點，機械能的增量為多少？

2.4 巧用輔助圖形，解決動態平衡

矢量既有大小，又有方向，且運算時滿足平行四邊形法則，在動態平衡的解題過程中，如果可以有效的運用矢量圓做輔助模型就可以很好的化繁為簡，解決力的變化問題.

例如，在學習人教版高中物理動力學中共點力平衡的問題時，教師就可以教給學生以矢量圓為輔助模型，解決三力平衡的問題.舉例如圖2(a)所示，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點M拴一重物，用手拉住繩的另一端N，初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α.現將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變.則在OM由豎直被拉到水平的過程中：A.MN上的張力逐漸增大.B.MN上的張力先增大后減小.C.OM上的張力逐漸增大.D.OM上的張力先增大后減小.

圖2

類似的三力平衡題目都可以用矢量圓(如圖2(b)-(f))進行解答，學生熟悉了之后甚至不用畫圖就可直接得到結果，大大提高了答題速度.

總而言之，高中物理動力學是高中物理的重難點所在，各個單元之間的內容相互關聯，聯系密切，題目也是變化多端.教師要善于總結，將合適的方法教給學生，使學生在解題過程中能夠更加得心應手，提高答題效率，節省答題時間.分類討論法、極限法、目標轉化法、輔助圖形法都是動力學解題過程中常用的方法，學生要認真學習，舉一反三，學會在不同的題目中運用不同的方法，或者學會用同樣的方法解決類似的問題.學生要先將基礎知識學習牢固，在掌握了公式定義及其原理之后，才能夠更好的將答題技巧運用到解題過程中，最適合自己的方法就是最好的解題方式.