浅谈高中物理力学常见解题方法和应用

王 骥

（南京市第九中学 江苏南京 210000）

引言

高中物理是高中课程的关键部分，力学知识是高中物理课程的难点部分，高中生要想取得理想的学习效果，离不开对解题方法的应用和解题能力的培养。因此探讨高中物理力学问题常见的解题方法及其应用，对高中生学好物理具有十分重要的意义和实际价值。

一、高中物理常见解题方法和应用

笔者结合实际学习经验，对常见的高中物理力学集体方法进行了总结，下文将结合例题进行具体阐述。[1]

1.整体法和隔离法

在解题时我们常会遇到几个物体一起处于平衡或者运动状态，并且相互之间还会存在内力，如果单个分析将会显得十分的麻烦。这个时候就需要我们运用整体法，将这些物体看成一个整体，只研究这个“整体”所受的外力，忽略整体内部的“内力”。有时我们也会遇到题目中给了很多物体，但是问题只问了其中一个物体的运动或者受力状况，这时候我们就需要使用隔离法，单独地把这个物体拿出来进行研究，通过题目中的一直条件分析单个物理的受力情况。整体法和隔离法在理论上是相对的，但是两者在一定条件下可以相互转化。在解决问题时，这两种方法不能对立，可以灵活运用。需要注意的是，整体方法和隔离法灵活交替的运用，不仅可以使分析和回答问题的思路和步骤更为简单，而且对于培养宏观和微观的洞察力也十分重要。[2]

例1.如图所示，斜面得倾斜角θ=37°，质量m=1 kg的物块放在斜面上，斜面的质量M=2kg，已知斜面与物块间的动摩擦因数µ=0.2且地面光滑。现对斜面体施加一水平推力F，求如果要使物快m相对斜面静止，F应为多大？[3]

解题：首先利用整体法分析斜面和物块的整体，M和m具有相同的加速度；然后使用隔离法对m分析，当m有斜向上的最大静摩擦力时，F有最小值，当m有斜向下的最大静摩擦力时，F有最大值，从而得出F的范围。

分析斜面和物块的整体，根据牛顿第二定律有：F=(M+m)a，分析物块，如果摩擦力斜向上，水平方向上有FNsinθ-Ffcosθ=ma，竖直方向上有：FNcosθ+Ffsinθ=ma，当摩擦力达到做大静摩擦力时有：Ff=µFN，联立方程，解得：

分析物块，如果摩擦力斜向下，水平方向有FNsinθ+Ffcosθ=ma ，竖直方向上有FN cosθ-Ffsin θ=mg，当摩擦力达到最大静摩擦力时，Ff=µFN，联立方程解得：

因此14.3N≤F≤33.5N。

2.等效法

在题目中我们常会遇到多个力共同作用在同一个物体或物体系统，但是如果对作用力进行逐个分析便会使解题过程变得十分复杂。如果出现这种情况，我们需要使用矢量合成规则合成其中的几个力，将物体受到的多个恒力转化为一个力，将更复杂的模型转化为更简单的物理模型，减少分析的工作量，降低解决问题的难度，更有利于正确回答问题。

例2.光滑斜面得长度为a，宽度为b，倾斜角为θ，一个物块沿斜面的左上方顶点P水平射入，然后从右下方的顶点Q离开此斜面，则物体在斜面上的运动加速度为___；入射的初速度为___。

解题：利用等效法，可将小球的运动分解为水平方向的运动和沿斜面向下方向的鱼洞，小球在水平方向做匀速直线运动，而在沿斜面向下方向则做匀加速直线运动，可以根据牛顿第二定律求得加速度，运用运动学相关公式求出入射时的初速度.

在沿斜面向下方向上，根据牛顿第二定律得：

3.图像法

物理图像可以直观地表达物理规律和描述物理过程并可以清晰地表示各个物理量之间的关系。因此，图像法也是一种常用的解题方法。有时一个简单的图像可以包含大量的信息。应用图像法，我们不仅可以直接读取需要的物理量，还可以用来验证一定的物理规律，确定一定的物理量，分析或解决一些复杂的物理过程。

例3.质量为m的物体被放置在水平面上，物体在受到向右的水平拉力F作用下运动，设加速度的水平向右为正方向，如图（a）所示，通过实验测得物体的加速度a和拉力F间的关系如图（b）所示，则物体的质量m=_____；物体和水平面间动摩擦因数µ=____。

解答：物体在水平方向上受到拉力F和摩擦力f的作用，则根据牛顿第二定律可知：故可知斜率为质量的倒数，进一步可知纵轴上的截距大小为gµ。根据图象可读得：纵轴上的截距大小是斜率为15，物体质量m=5kg.

二、高中物理力学解题思路归纳

力学主要研究作用力与物体运动变化的关系，解决力学问题一般步骤是：首先确定研究对象，进行运动和受力分析；运用常见的问题求解方法对物理过程进行分析，并划分出具体的力和运动状态；利用相应的公式定理求解不同的状态问题，列出方程；找出关键问题，挖掘隐含条件，列出辅助方程，求解方程。做好受力分析，掌握动作过程，掌握常用的解题方法，熟练运用相关公式是解决问题得常见步骤。

结语

作为高中物理学习的难点，力学在高中物理学习中起着重要作用。要提高高中物理力学解决问题的能力，首先要培养对问题的认识，学会运用各种问题解决方法，探究问题的隐含条件，准确判断对象的受力状态和运动过程，然后使用相关的定理法来解决问题。