巧用拆解法解决高中物理问题

党文博

(甘肃省通渭县第一中学 743300)

高中物理问题本身比较复杂，许多问题涉及到时间和空间上的不同运动的组合，笔者在实际的教学中发现，如果能巧用拆解法首先将复杂的运动组合拆解开来，然后把每一段拆解后的分运动研究清楚，最后再将各段分运动之间的联系找到，那么题目将会迎刃而解.

一、物理概念各个要素的拆解

高中物理中许多概念都不仅仅拥有一种要素，有些概念甚至拥有三种或四种要素，要将这些概念理解透彻必须把每一种要素都要明确，那么在实际解决问题时可以把拥有的要素先拆解开来，先分析一种要素的影响，再分析另一种要素的影响，对各个要素的逐一破解会使学生感到问题的解决更有条理，也不会顾此失彼.

参考案例：利用牛顿第二定律解决匀变速直线运动问题时既要考虑加速度的大小又要考虑加速度的方向，那么我们就可以用拆解法，先考虑加速度的大小为产生加速度方向的合力的大小除以所研究对象的质量，再考虑加速度的方向，如果加速度的方向与研究对象的运动速度方向相同，那么原来的运动学公式不变，如果加速度的方向与研究对象的运动速度方向相反，那么需将原来的运动学公式中加速度前面的加号变成减号，通过上面的方法进行拆解处理后，学生明显感到复杂程度降低，运用牛顿第二定律解决具体问题时更加得心应手.

总结：对物理概念各个要素的拆解在解决实际问题中的运用是非常广泛的，巧用拆解法后总能对物理概念的理解更加透彻.当然这样的案例还有好多，再比如动量定理的应用过程中也可以运用拆解的思想，动量定理的内容是物体动量的增量等于它所受合外力的冲量，我们对于物体所受合外力的冲量拆解为各个分力的冲量的矢量和，首先计算研究过程中各个分力冲量的大小，其大小等于各个分力的大小与作用时间的乘积，然后考虑各个分力冲量的方向，如果该分力与规定的正方向同向，那么该分力的冲量取正值，如果该分力与规定的正方向反向，那么该分力的冲量取负值，然后把这些值求和就是各个分力的冲量的矢量和，通过拆解学生运用动量定理解决问题的效率明显提高.在解决实际问题中我们要有意识的对物理概念的各个要素进行拆解，巧用拆解法将每个物理概念进行全方位的理解.

二、计算过程的拆解

高中物理题目的求解过程往往会涉及数学的计算，计算过程中拆解法的运用也是非常广泛，例如长度的拆解、角度的拆解、图形的拆解等等，有时对于条件不确定的问题我们还需要在分析问题的过程中将条件满足的数据按照不同的运动拆解成不同的范围去讨论，拆解法是解决计算问题的重要方法之一.

参考案例：一个木块原来静止在一块木板上，木板放在地面上，假设木块和木板的质量分别为m1和m2，木块与木板之间的动摩擦因数是μ1，木板与地面的动摩擦因数是μ2，那么当木板受到水平向左的外力F时，木板与木块将会如何运动？

对于这个题目的处理，我们应该首先按照力的大小变化范围，将运动情况进行拆解成三类，①当F≤μ2(m1+m2)g时木板与木块将保持静止，分析时可以把木板和木块看成是一个整体，水平方向外力F等于整体与地面间的静摩擦力；②当μ2(m1+m2)gμ2(m1+m2)g时整体与地面间的摩擦力将由静摩擦力变成滑动摩擦力，此时整体就要开始运动，由于外力作用在木板上，木板应该是动力来源的问题，此时我们有必要将木板和木块拆分开来进行受力分析，先分析动力来源的物体，也就是先分析木板，木板相对于木块有相对向左的运动趋势，那么此时木板就受到木块对它向右的摩擦力f，然后根据作用力与反作用力，木块受到木板对它向左的反作用力f′，其中f′=m1a，当加速度较小时，f′<μ1m1g，此时该摩擦力是静摩擦力，木块不会相对于木板滑动.当整体加速度增大时，静摩擦力也会随着增大，当f′=μ1m1g时，静摩擦力将会变成滑动摩擦力，此时是滑块在滑板上保持相对静止的最后时刻，此时对木块水平方向由牛顿第二定律μ1m1g=m1am，对整体水平方向由牛顿第二定律F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)am,可得F=(μ1+μ2)(m1+m2)g；③当F>(μ1+μ2)(m1+m2)g时，木板和木块发生了相对滑动，其中木块的加速度一直为am，木板的加速度将大于am.在这个题目中我们按照运动情况将力的变化范围拆解成了三类，然后分类去处理便能很好的解决问题.

总结：物理问题的最后解决离不开数学的计算，将计算过程进行拆解，是我们数学计算时常用到的方法.我们可以举出很多拆解法应用的案例，再比如解决带电粒子在磁场中仅受洛伦磁力做匀速圆周运动问题时，要计算运动的时间就需求解圆弧所对应的回旋角，如果已知弦切角那么回旋角等于弦切角的两倍，较大的回旋角还需拆解成已知角加上一些特殊角，在这里的特殊角包括90°,180°等等.

三、时间段的拆解

物体在运动过程中，在不同的时间将会处在不同的位置、不同的情景中，导致运动状态也会不同.我们可以按照运动的先后次序按照时间段将运动拆解开来，然后分段按照各自的运动规律列出方程，重点关注连接处的运动信息，因为该位置不仅是前一段运动的末位置而且是后一段运动的初位置，同时满足前后两段运动的特征，具有承上启下的重要作用.

参考案例：高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的撞击时间约为2ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为多少？

这个题目是2018年高考物理全国Ⅱ卷的第15题，对于这个题目的处理，应该按照时间将运动分成两段，其中第一段过程是鸡蛋的自由落体运动，计算出鸡蛋落地前一瞬间的速度，第二段过程是鸡蛋碰到地面后与地面相互作用的过程，以鸡蛋为研究对象运用动量定理列方程，就可以算出地面对鸡蛋的平均冲击力，根据牛顿第三定律其大小也是鸡蛋对地面产生的冲击力.

总结：在解决物理问题时按照时间段将运动进行拆解是一种非常常见的方法，从命题人的角度看题目，运动过程的组合越多，对知识考查的广度和深度都会增强，从解题人的角度看题目，就应该先按照时间段将运动过程进行拆解，分过程列式，并寻找已知条件和求解量之间的联系.

四、空间的拆解

空间的拆解也是解决高中物理时常用到的方法，物体在运动时如果同时参与两个方向的分运动，那么我们研究复杂的合运动时，先研究分方向的运动，再矢量合成.有些物理量的结果由某些方向的分量决定，同时又会与某些方向的分量无关，这时我们也要有意识的进行相关物理量空间的拆解.

参考案例：我们研究平抛运动时就用到了空间的拆解，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，那么要求解平抛过程中某点的速度或位移时，先求解两个分方向的速度或位移，再利用平行四边形定则进行矢量求和.

总结：空间的拆解最典型的例子是曲线运动，我们经常用到“化曲为直”的思想，将复杂的曲线运动正交分解为两个分方向的直线运动，这是一种将复杂问题简单化的一种非常重要的思想，再比如求解某个力做功时，若力与位移方向有夹角，我们就可以把位移向力的方向和垂直于力的方向去分解，然后将功的大小直接用力和力的方向位移的乘积去计算.空间的拆解是解决物理问题的一种非常重要的方法，充分体现了一种将不知道的运动拆解成以前研究过的运动，将复杂问题拆解成容易问题的一种思想.

教师是学生学习的引路人，当学生解决物理问题常常存在困难时，教师就要好好想想办法，不仅教会学生知识，也要教会学生解题的方法，笔者在实际的教学中发现巧用拆解法对解决物理问题可以取得非常好的效果，希望这种方法能给其他物理教师在教学中带来有益的启发，对学生解决物理问题带来帮助.