高中物理中力學三大觀點的綜合應用

摘 要：本文主要對力學三大觀點進行介紹，對三大觀點的優選原則進行分析，并結合典型例題，探討如何利用力學三大觀點解決綜合性問題.

關鍵詞：高中物理；力學三大觀點；解題應用

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2024）06-0083-03

高中物理中力學三大觀點，即動力學觀點、能量觀點和動量觀點.是高考中必考的考點，具有綜合性強、難度大的特征，常常作為考試的壓軸題出現.本文對該部分知識進行了分析，以便加強學生對三大觀點的理解和應用.

1 力學三大觀點概述

高中物理中的力學三大觀點，包括動力學觀點、能量觀點和動量觀點[1].其中動力學觀點是結合牛頓第二定律和勻變速直線運動的規律，求解物體做勻變速直線運動時速度、加速度、位移等物理量，涉及運動的細節，可以用來處理勻變速運動的相關問題；能量觀點是結合動能定理、功能關系、機械守恒定律和能量守恒定律，解決功和能之間的關系，涉及做功和能量轉換，既能解決勻變速運動的相關問題，也能處理非勻變速運動問題；動量觀點是涉及動量定理和動量守恒定律，解決過程只涉及物體的初末速度、力、時間或者只與初末速度有關，和能量觀點一樣，動量觀點適用范圍既包括勻變速運動，也包括非勻變速運動問題.

2 三大觀點的選用原則

力學的三大觀點，針對的是不同的物理情境，解決的是不同的問題.如若誤用，就會降低解題效率，甚至求出錯誤答案或者求解過程陷入僵局.因此，需要對三大觀點的選用原則有一定的了解.

（1）當物理情境為碰撞、爆炸、反沖等問題，若只涉及初、末速度而不涉及力、時間， 且研究對象為一個系統，優先選用動量守恒定律，并聯立能量守恒定律進行求解，需注意所研究的問題是否滿足守恒的條件.

（2）當涉及運動的具體細節時，考慮動力學觀點進行解題，能量和動量觀點均只關注初末狀態，不考慮運動細節.

（3）當問題涉及相對位移時，可優先考慮能量守恒定律.此時系統克服摩擦力所做的功和系統機械能的減少量相等，即轉變為系統的內能.這種解法可以避免對復雜的運動過程進行分析，簡化解題步驟.

（4）若在求解問題時，需要求出各個物理量在某時刻的大小，則可以優先運用牛頓第二定律.

（5）若研究對象為單一物體，且涉及功和位移問題時，應優先考慮動能定理.

3 熱點題型分析

3.1 應用三大動力學觀點解決碰撞、爆炸模型

例1

如圖1所示，水平地面上放置有P、Q兩個物塊，兩者相距L＝0.48 m，P物塊的質量為1 kg，Q物塊的質量為4 kg，P物塊的左側和一個固定的彈性擋板接觸.已知P物塊與水平地面間無摩擦，且其和彈性擋板碰撞時無能量損失，Q物塊與水平地面有摩擦且動摩擦因數為0.1，重力加速度取10 m/s2.某一時刻，P以4 m/s的初速度朝著物塊Q運動并和其發生彈性碰撞，回答以下問題：

（1）P物塊與Q物塊第一次碰撞后，兩者瞬間速度大小各為多少？

（2）P物塊與Q物塊第二次碰撞后，物塊Q的瞬間速度大小為多少？

4 結束語

總之，當運用力學三大觀點進行解題時，關鍵在于明確研究對象和其所經歷的物理過程，并能夠根據問題，應用合適的觀點進行求解.該類題對學生的綜合素質要求較高，教學過程切不可機械化、模板化，教師要引導學生多思考、多總結，達到“講一題會一類”的教學效果，培養學生的解題思維.

參考文獻：

［1］ 李得天.利用力學的三大觀點解高考力學壓軸題[J].高中數理化，2022（20）：34-35.

［責任編輯：李 璟］

收稿日期：2023-11-25

作者簡介：樓倩（1986.2-），女，甘肅省蘭州人，本科，中學一級教師，從事初高中物理教學研究.