高中物理解題優(yōu)化方法分析

【摘要】在高中物理中，力學(xué)是一個(gè)重要的部分.在解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，可以采用優(yōu)化方法來(lái)提高效率.首先，理清題目要求，明確所給出的物理量和問(wèn)題；其次，運(yùn)用適當(dāng)?shù)奈锢砉胶屠碚撝R(shí)，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式；接著，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)工具求解，如代數(shù)運(yùn)算；最后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和分析，確保答案符合物理規(guī)律和問(wèn)題的實(shí)際意義.通過(guò)這些優(yōu)化方法，可以幫助學(xué)生更快、更準(zhǔn)確地解決力學(xué)問(wèn)題，提高學(xué)習(xí)效率和理解深度.

【關(guān)鍵詞】高中物理；力學(xué)；解題技巧

高中物理教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)物理概念的深入理解以及對(duì)物理規(guī)律的應(yīng)用.在眾多物理學(xué)領(lǐng)域中，力學(xué)為高中學(xué)生提供了一個(gè)理解和運(yùn)用物理概念解決問(wèn)題的良好開(kāi)端［1］.因此，如何優(yōu)化力學(xué)問(wèn)題的解題方法，不僅關(guān)乎學(xué)生在學(xué)科考試中的成績(jī)，更重要的是影響著學(xué)生分析問(wèn)題和邏輯推理的能力培養(yǎng).

1 理解物理概念和定律

能量守恒定律是能量在物理系統(tǒng)中守恒的原理.按照能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但總能量不會(huì)變化；可以用于分析運(yùn)動(dòng)物體的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程和預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果.動(dòng)量守恒定律指出在不受外力作用的情況下，一個(gè)系統(tǒng)中所有物體的動(dòng)量總和保持不變.這個(gè)定律可以應(yīng)用于彈性碰撞、爆炸等過(guò)程的分析，幫助理解物體之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)結(jié)果［2］.萬(wàn)有引力定律描述了所有物體都以一種力相互吸引，這種吸引力的強(qiáng)度正比于物體質(zhì)量的乘積，并且與物體之間距離的平方成反比關(guān)系.

2 掌握基本物理公式

熟練掌握力學(xué)中的基本公式是解題的關(guān)鍵.這些公式包括力的合成與分解、物體的平衡條件、運(yùn)動(dòng)方程、功的計(jì)算公式，以及能量和動(dòng)量的計(jì)算公式等.掌握這些公式的應(yīng)用是非常重要的，能夠幫助解決不同類型的力學(xué)問(wèn)題.

3 物理圖示的繪制與分析：

學(xué)會(huì)繪制物理題目中的示意圖是解題的關(guān)鍵.這些示意圖包括力的示意圖、運(yùn)動(dòng)示意圖、速度-時(shí)間圖、位移-時(shí)間圖等.通過(guò)繪制這些圖示，可以幫助學(xué)生理解物理過(guò)程和分析力的作用效果，有助于直觀地理解問(wèn)題以及發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律.在解題過(guò)程中，圖示可以提供直觀的參考，幫助學(xué)生更好地理清問(wèn)題結(jié)構(gòu)、建立數(shù)學(xué)模型，從而提高問(wèn)題解決的效率和準(zhǔn)確性.

例1 如圖1.在一個(gè)表面不平滑的直的木板上，有一個(gè)鐵塊放置著.當(dāng)木板的一端被很慢地豎直抬起時(shí)，木板與地面會(huì)形成一個(gè)角度α.如果假設(shè)在鐵塊即將滑動(dòng)前的最大靜態(tài)摩擦力與鐵塊開(kāi)始滑動(dòng)后的動(dòng)態(tài)摩擦力相等，那么隨著角度α的增加，作用在鐵塊上的摩擦力f將會(huì)如何變化的圖象，表達(dá)準(zhǔn)確的是（ ）

（A） （B）

（C） （D）

解析 隨著α的增大，鐵塊受到的摩擦力在開(kāi)始滑動(dòng)之前都是靜摩擦力，且大小為f=mgsinα，圖象為正弦曲線；當(dāng)α繼續(xù)增大，鐵塊開(kāi)始滑動(dòng)后，受到滑動(dòng)摩擦力，大小為f=μmgcosα，圖象為余弦曲線.所以（C）正確.

4 問(wèn)題分解和系統(tǒng)化分析

對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題，學(xué)生需要學(xué)會(huì)將其分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，然后逐一解決.這種分解問(wèn)題的方法有助于減少問(wèn)題的復(fù)雜性，使解題過(guò)程更為清晰和可控.在解決問(wèn)題的過(guò)程中，還需要分析物體間的作用與反作用，識(shí)別和區(qū)分不同物體或系統(tǒng).這有助于建立問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，正確應(yīng)用物理定律，從而有效解決復(fù)雜問(wèn)題.

例2 設(shè)想一塊較長(zhǎng)的木板A平放在沒(méi)有摩擦的地面上，一個(gè)物體B帶著初始速度v0沿水平方向沖向并上到木板A上.由于物體B與木板A之間存在摩擦力，物體B最終會(huì)在木板A上停下來(lái)，即物體B相對(duì)于木板A最終處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)在，請(qǐng)?jiān)u價(jià)這個(gè)情況下有哪些表述是正確的（ ）

（A）由于摩擦力作用在木板A上而做的功與物體B為了克服摩擦力而做的功是相等的.

（B）物體B為了克服摩擦力所做的功相當(dāng)于物體與木板組成的整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能增加值.

（C）物體B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的減少正好等同于它為了抵抗摩擦力而做的功.

（D）物體B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中損失的動(dòng)能等于摩擦力對(duì)木板A所做的功以及系統(tǒng)因摩擦力作用而產(chǎn)生的內(nèi)能的總和.

解析 分析摩擦力所做功時(shí)，我們需要以地面為參考系.據(jù)此我們知道，選項(xiàng)（A）提到木板A由于摩擦力所受的功是 fs，而物體B為了克服摩擦力而做的功為 f（s+d）.這說(shuō)明兩種功是不同的，因此（A）是錯(cuò)誤的.在（B）（C）選項(xiàng)中，當(dāng)物體B以水平速度撞向A后，B會(huì)因?yàn)槟Σ亮Χ鴾p速，而A會(huì)加速.動(dòng)能定理告訴我們，物體B在克服摩擦力過(guò)程中所做的功等于其動(dòng)能的減少.根據(jù)能量守恒定理，B損失的動(dòng)能等于A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)內(nèi)能增加的總和.所以，B所做的功實(shí)際上等于A的動(dòng)能增加值加上系統(tǒng)內(nèi)能的增加值，因此（B）是錯(cuò)誤的，（C）是正確的.對(duì)于（D）選項(xiàng)，根據(jù)動(dòng)能定理，摩擦力對(duì)木板A所做的功等于A的動(dòng)能增加值.結(jié)合以上分析，（D）是正確的.因此，正確答案是（C）和（D）.

5 數(shù)學(xué)技巧的應(yīng)用

物理問(wèn)題解題通常需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)技巧，如代數(shù)變換、三角函數(shù)應(yīng)用、向量分析等.熟練掌握這些數(shù)學(xué)知識(shí)可以提高解題效率和準(zhǔn)確性.在解決物理問(wèn)題時(shí)，理解和熟練運(yùn)用這些數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)建立和求解物理模型至關(guān)重要.通過(guò)熟練掌握數(shù)學(xué)技巧，學(xué)生可以更加靈活地應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題，提高解題的準(zhǔn)確性和速度.

6 解題策略的熟練運(yùn)用

在物理問(wèn)題解題中，還有一些策略可以幫助學(xué)生提高解題的效率和準(zhǔn)確性.其中包括選擇合適的參考系、利用對(duì)稱性簡(jiǎn)化問(wèn)題、適當(dāng)設(shè)定輔助的假想力等.選擇合適的參考系可以減少問(wèn)題的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程.利用對(duì)稱性可以幫助學(xué)生找到問(wèn)題中的模式和規(guī)律，進(jìn)而簡(jiǎn)化解題過(guò)程.適當(dāng)設(shè)定輔助的假想力可以輔助分析力的作用效果，從而更好地理解和解決問(wèn)題.學(xué)生需要學(xué)習(xí)如何在不同類型和難度的題目中靈活運(yùn)用這些解題策略，以提高解題的效率和準(zhǔn)確性.

參考文獻(xiàn)：

［1］胡歡麟.高中物理學(xué)習(xí)技巧分享——以力學(xué)學(xué)習(xí)為例［J］.中學(xué)生數(shù)理化（學(xué)習(xí)研究），2018（12）：72.

［2］黃頂峰.關(guān)注學(xué)生能力整合，促進(jìn)物理習(xí)題教學(xué)——以高中力學(xué)為例［J］.數(shù)理化解題研究，2016（18）：55.